毛明光 顧 杰 劉瑞婷 陳 雨 吳玲梅 姜志強(qiáng) 蔣潔蘭

(1. 大連海洋大學(xué)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部北方海水增養(yǎng)殖重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 大連 116023; 2. 中國(guó)科學(xué)院水生生物研究所, 武漢 430072)

太平洋鱈(Gadus macrocephalus)又稱大頭鱈,隸屬于鱈形目(Gadiformes)、鱈科(Gadidae)、鱈屬(Gadus), 屬冷水性底層魚(yú)類, 是重要的海洋經(jīng)濟(jì)魚(yú)類[1—3]。近年來(lái), 由于過(guò)度捕撈及環(huán)境污染等問(wèn)題,黃渤海域的太平洋鱈產(chǎn)量顯著下降, 美國(guó)、加拿大等國(guó)也對(duì)太平洋鱈的捕撈量開(kāi)始了嚴(yán)格的限制[4,5]。

目前, 對(duì)太平洋鱈的研究主要集中在人工繁殖和免疫學(xué)[6—10]。此外, 尹偉力等[11]設(shè)計(jì)了鱈物種特異性PCR鑒定方法以區(qū)分包括太平洋鱈在內(nèi)的鱈制品與其他魚(yú)類制品。1987年, Grant等[12]的研究顯示, 日本海和黃渤海不同海域的太平洋鱈在某些基因位點(diǎn)存在明顯差異, 推測(cè)太平洋鱈雖然屬于洄游性魚(yú)類, 但這種洄游是一種短距離洄游, 造成了較小范圍內(nèi)的地理隔離。由于樣品數(shù)量較少,Grant等[12]無(wú)法明確劃分地理隔離的界限。另一方面, 太平洋鱈溯源以及與其他鱈科魚(yú)類的進(jìn)化關(guān)系仍是值得探討的問(wèn)題之一。脊椎動(dòng)物線粒體DNA因具有自主復(fù)制、結(jié)構(gòu)緊密、編碼效率高、無(wú)重組現(xiàn)象、無(wú)組織特異性、進(jìn)化速率快以及遵循嚴(yán)格的母系遺傳等特點(diǎn), 被廣泛地應(yīng)用于系統(tǒng)發(fā)育、物種分類和群體遺傳進(jìn)化等領(lǐng)域中[13]。本研究通過(guò)第二代測(cè)序技術(shù)獲得太平洋鱈線粒體全基因組序列, 并對(duì)該線粒體全基因組序列進(jìn)行分析, 為進(jìn)一步研究鱈系統(tǒng)進(jìn)化關(guān)系、鱈魚(yú)種屬間分類提供依據(jù), 并且為系統(tǒng)研究因地理隔離而引發(fā)太平洋鱈線粒體變異等問(wèn)題提供重要數(shù)據(jù)支持。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

本實(shí)驗(yàn)所用的太平洋鱈捕自大連旅順海域。解剖并采集太平洋鱈肌肉、肝臟組織后用去離子水沖洗, 液氮速凍, 轉(zhuǎn)移至-80℃冰箱冷凍保存。

1.2 線粒體DNA提取

組織DNA提取按照北京艾德萊生物科技有限公司DNA快速提取試劑盒說(shuō)明進(jìn)行。采用NV 3000微量分光光度計(jì)檢測(cè)DNA濃度, 1%瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)DNA的質(zhì)量和完整性。

1.3 太平洋鱈線粒體基因組測(cè)序

首先根據(jù)近緣物種序列設(shè)計(jì)簡(jiǎn)并引物(表 1),使用LATaqpolymerase進(jìn)行PCR擴(kuò)增。PCR程序?yàn)? 94℃ 30s, 50℃退火30s, 72℃延伸1min/kb。直接用PCR產(chǎn)物在ABI 3730全自動(dòng)測(cè)序儀中測(cè)序, 使用DNAstar軟件對(duì)測(cè)序結(jié)果進(jìn)行拼接組裝, 并人工分析調(diào)整, 最終補(bǔ)全序列。將太平洋鱈線粒體全基因序列上傳至NCBI數(shù)據(jù)庫(kù), 獲得GenBank序列號(hào)為KY296294。

1.4 基因組組裝和注釋

使用GENEIOUS R8軟件進(jìn)行線粒體基因組注釋。利用軟件MITOS Web Server (http://mitos.bioinf.uni-leipzig.de/index.py)[14]進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)RNA(tRNA)及核糖體RNA(rRNA)注釋, 基于已有的鱈科魚(yú)類線粒體基因組進(jìn)行比對(duì), 對(duì)蛋白質(zhì)編碼基因(Protein coding genes, PCGs)以及D-Loop區(qū)進(jìn)行注釋。利用MEGA 7.0軟件進(jìn)行線粒體DNA序列的堿基組成特征、密碼子使用情況以及堿基偏移度分析。

表 1 太平洋鱈線粒體基因組全序列擴(kuò)增使用的引物序列Tab. 1 Sequences of primers used in amplification of the complete mitochondrial genome in G. macrocephalus

1.5 基因二級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)

使用在線tRNAscan-SE軟件對(duì)太平洋鱈線粒體tRNA基因進(jìn)行定位, 并使用The mfold Web Server(http://unafold.rna.albany.edu)在線軟件對(duì)線粒體tRNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)測(cè)。

1.6 系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)構(gòu)建

為了分析鱈科魚(yú)類的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系, 從Gen-Bank中下載相關(guān)的線粒體全序列或部分序列, 以斑馬魚(yú)(Danio rerio, NC002333)和紅鰭東方鲀(Takifugu rubripes, NC004299)等線粒體基因組全序列為外群, 使用MEGA 7.0軟件構(gòu)建進(jìn)化樹(shù), 分別構(gòu)建11種鱈科魚(yú)類線粒體基因組全序列和Cytb基因序列系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)。本研究所使用的基因組具體信息見(jiàn)表 2。

2 結(jié)果

2.1 太平洋鱈線粒體基因組結(jié)構(gòu)與特征

本研究采用第二代基因測(cè)序技術(shù), 獲得太平洋鱈線粒體全基因組序列, 其長(zhǎng)度為16569 bp。與大多數(shù)脊椎動(dòng)物線粒體組成相似, 太平洋鱈線粒體全基因組序列包含了13個(gè)PCGs、22個(gè)tRNA基因、2個(gè)rRNA基因和1個(gè)D-Loop (圖 1)。PCGs、rRNA基因、tRNA基因和D-Loop區(qū)分別占整個(gè)線粒體長(zhǎng)度的69.26%、15.79%、9.30%和5.26%。太平洋鱈線粒體包括D-Loop區(qū)在內(nèi)的各基因大小、位點(diǎn)、排列順序與大多數(shù)脊椎動(dòng)物相同, 但D-Loop區(qū)序列長(zhǎng)度有較大差異, 同源性相對(duì)較低。除tRNA-Gln、tRNA-Trp、tRNA-Ala、tRNA-Asn、tRNA-Cys、tRNA-Ser、tRNA-Glu和tRNA-Pro以及NAD6基因在H-鏈編碼外其余基因及tRNA均在L-鏈編碼(表 3)。

2.2 核苷酸組成

太平洋鱈線粒體全基因組的A+T含量達(dá)到57.3%, 明顯高于C+G的含量, 呈現(xiàn)AT偏向性, 并且本文所選物種均有不同程度的AT偏向(表 4)。太平洋鱈線粒體全基因組堿基含量由高到低依次為:T(29.4%)＞A(27.9%)＞C(25.9%)＞G(16.9%), A+T-skew%堿基組成和G+C-skew% 堿基組成分別為-0.026和-0.211。另外, 本文中所選鱈科魚(yú)類除藍(lán)鱈和生活在淡水中的江鱈外, 其余種類線粒體基因組堿基組成均顯示出較弱的AT負(fù)偏斜現(xiàn)象(A+T-skew%＜0), 而外群中除大菱鲆外均顯示AT正偏斜現(xiàn)象。文中各鱈科魚(yú)類線粒體基因組中胸腺嘧啶(T)含量最高的要屬黑線鱈(30.6%), 而最低的為藍(lán)鱈(27.1%)(表 4)。

2.3 蛋白質(zhì)編碼基因

太平洋鱈線粒體基因組13個(gè)蛋白質(zhì)編碼基因中的12個(gè)基因(NAD1、NAD2、COX1、COX2、ATP8、ATP6、COX3、NAD3、NAD4L、NAD4、NAD5和Cytb)在L鏈上編碼蛋白, 僅NAD6在H鏈上編碼。編碼基因擁有2種典型的起始密碼子(GTG和ATG), 除COX1基因使用GTG作為起始密碼子, 其余所有蛋白質(zhì)編碼基因均采用ATG作為起始密碼子。終止密碼子的使用情況則有較大的變化。太平洋鱈線粒體有5種終止密碼子(TAG、AGA、TAA、AGG、T--)(表 3), 其中TAG為NAD1、NAD2、COX1和NAD3基因的終止密碼子; AGA為COX2、NAD4基因的終止密碼子; TAA為ATP8、ATP6、COX3、NAD4L和NAD5基因的終止密碼子;AGG為NAD6基因的終止密碼子; Cytb基因則使用不完全的T作為終止密碼子。其中AGG與AGA在哺乳動(dòng)物線粒體中作為終止密碼子使用更為常見(jiàn)。

表 2 線粒體系統(tǒng)發(fā)育分析所用基因組Tab. 2 The complete mitochondrial genomes used in phylogenetic analysis

13個(gè)蛋白編碼基因序列總長(zhǎng)度為11444 bp, 除了終止密碼子外共有3815個(gè)密碼子。使用MEGA 7.0軟件分析密碼子平均使用頻率和相對(duì)同義密碼子平均使用頻率(表 5)。太平洋鱈線粒體基因組13個(gè)蛋白質(zhì)編碼基因中存在32個(gè)偏好密碼子(RSCU密碼子), 其中第三位點(diǎn)為A或T(U)的密碼子普遍具有較高的使用頻率。除了CAU(H)、CGU(R)、AGU(S)、GGU(G)和CCA(P)、AGA(*)密碼子之外, 密碼子第三位堿基為A或T的密碼子RSCU均大于1, 密碼子第三位點(diǎn)對(duì)A、T的偏好性與蛋白質(zhì)編碼基因密碼子的第三位點(diǎn)對(duì)A、T偏向性相一致。

圖 1 太平洋鱈線粒體基因組結(jié)構(gòu)Fig. 1 Schematic Map of the mitochondrial genome of G. macrocephalus

2.4 tRNA基因

對(duì)太平洋鱈線粒體22個(gè)tRNA基因的定位以及二級(jí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)測(cè)分析, 結(jié)果表明22個(gè)tRNA基因分布于13個(gè)蛋白質(zhì)編碼基因之間, 大小從67到74 bp不等, 總長(zhǎng)度為1540 bp(表 3)。通過(guò)比對(duì)發(fā)現(xiàn), 太平洋鱈相鄰tRNA基因之間存在相互折疊的現(xiàn)象, 如tRNA-Ile和tRNA-Gln、tRNA-Gln和tRNA-Met、tRNA-Thr和tRNA-Pro之間, 相互折疊的核苷酸數(shù)目不定, 1—2個(gè)較為多見(jiàn), 最長(zhǎng)可達(dá)74 bp。22個(gè)tRNA中13個(gè)由L-鏈編碼, 其他9個(gè)則由H-鏈編碼(表 3)。所有的tRNA基因序列的A+T堿基含量低于控制區(qū), 高于蛋白質(zhì)編碼區(qū)和rRNA區(qū)。tRNA二級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)結(jié)果顯示, tRNA-Phe、tRNA-Val、tRNALeu等21個(gè)tRNA基因均形成典型的三葉草結(jié)構(gòu), 而tRNA-Ser(GCT)基因缺失二氫尿嘧啶臂(DHU臂) (圖2)。

表 3 太平洋鱈線粒體基因注釋結(jié)果Tab. 3 The result of the complete mitochondrial genome annotation for G. macrocephalus

2.5 非編碼區(qū)

線粒體基因組中的非編碼區(qū)是不參與編碼基因, 而是調(diào)節(jié)線粒體DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的片段, 主要分布于L-鏈復(fù)制起始區(qū)和各個(gè)tRNA基因之間, 其中位于tRNA和tRNA之間的稱為D-Loop區(qū)。根據(jù)結(jié)構(gòu)組成和分布位置的不同, 非編碼區(qū)可分為基因間隔序列區(qū)和基因序列重疊區(qū)。在太平洋鱈線粒體中共尋找到11處重疊區(qū), 序列總長(zhǎng)度達(dá)43 bp, 最大重疊堿基數(shù)為10 bp, 位于ATP6基因和ATP8基因之間, 最小重疊堿基數(shù)為1 bp。非編碼區(qū)有12個(gè)基因間隔序列, 長(zhǎng)度在1—74 bp不等, 其中最長(zhǎng)的間隔位于tRNA-Thr基因和tRNA-Pro基因之間, 長(zhǎng)達(dá)74 bp。在tRNA-Asn基因和tRNA-Cys基因之間尋找到能夠啟動(dòng)L-鏈復(fù)制的序列(OL), 該序列由14 bp的莖和13 bp的環(huán)組成, 并且在5′端有一段短的序列5′-GCCGG-3′(圖 3)。

表 4 太平洋鱈及其他物種線粒體基因組堿基組成比較Tab. 4 Comparison of base composition in mitochondrial genome between G. macrocephalus and other species

表 5 太平洋鱈13個(gè)編碼蛋白編碼基因密碼子使用頻率Tab. 5 Total codon average usage in the thirteen protein-coding genes for G. macrocephalus

圖 2 太平洋鱈tRNA-Ser(GCT)二級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)圖Fig. 2 The second structures of the tRNA-Ser(GCT) genes in G.macrocephalus mitogenome

富含A+T的控制區(qū)在調(diào)控線粒體DNA的復(fù)制和轉(zhuǎn)錄中起到重要的作用。本研究中太平洋鱈控制區(qū)顯示出相對(duì)不穩(wěn)定性, 與哺乳動(dòng)物相比只能鑒定到一個(gè)與CSB-2相對(duì)應(yīng)的保守序列CSB(圖 4)。在太平洋鱈D-Loop區(qū)發(fā)現(xiàn)與終止結(jié)合序列區(qū)(Terminal associated sequences, TAS)共有序列相似的序列且包含保守的5個(gè)核苷酸5′-TACAT-3′, 該序列可以形成發(fā)夾結(jié)構(gòu), 是D環(huán)DNA終止的候選位點(diǎn)。另外太平洋鱈D環(huán)含有一個(gè)17 bp的嘧啶序列。

2.6 系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)分析

以斑馬魚(yú)和紅鰭東方鲀等幾種常見(jiàn)經(jīng)濟(jì)魚(yú)類作為外群, 采用最大似然法(Maximum Likelihood,ML), 構(gòu)建幾種鱈科魚(yú)類的系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)(圖 5)。藍(lán)鱈、北鱈、杜氏銀大眼鱈、江鱈與斜帶石斑魚(yú)、斑馬魚(yú)、大菱鲆等經(jīng)濟(jì)魚(yú)種聚為一大支, 而紅鰭東方鲀與其他海水性鱈魚(yú)聚為一大支。傳統(tǒng)觀點(diǎn)所認(rèn)為的3種真鱈(太平洋鱈、格陵蘭鱈、大西洋鱈)并沒(méi)有匯聚成一個(gè)分支, 北極鱈與太平洋鱈和大西洋鱈兩種真鱈匯成一支, 而格陵蘭鱈則與阿拉斯加狹鱈以及挪威狹鱈匯成一個(gè)大支。另外江鱈雖然作為鱈科魚(yú)類, 但進(jìn)化分析結(jié)果顯示, 江鱈、藍(lán)鱈和杜氏銀大眼鱈3種鱈科魚(yú)類與其他鱈科魚(yú)類進(jìn)化關(guān)系相對(duì)疏遠(yuǎn)。

Cytb基因因?yàn)榇嬖谟谒恤~(yú)類線粒體中, 且進(jìn)化速度適中, 在一定的進(jìn)化尺度內(nèi)不會(huì)受到飽和效應(yīng)的影響, 常被作為分析物種種間和屬間差異的依據(jù)[15]。以Cytb基因采用鄰接法構(gòu)建的進(jìn)化樹(shù)則更符合傳統(tǒng)分類學(xué)的觀點(diǎn)(圖 6)。在淡水環(huán)境中生活的江鱈與其他鱈科魚(yú)類進(jìn)化關(guān)系較為疏遠(yuǎn), 但仍然與其他鱈科魚(yú)類聚為一大支。

3 討論

圖 3 L-鏈復(fù)制起始區(qū)莖環(huán)結(jié)構(gòu)Fig. 3 Stem-loop structure of L-strand replication initiation region

圖 4 太平洋鱈D-Loop區(qū)序列Fig. 4 Schematic map characterizing of the control region of G. macrocephalus

圖 5 基于線粒體基因組全序列構(gòu)建的ML進(jìn)化樹(shù)Fig. 5 Phylogenetic tree based on the ML analysis of the whole mitochondrial genome

通過(guò)研究太平洋鱈線粒體基因組堿基組成發(fā)現(xiàn)其基因組成與其他典型脊椎動(dòng)物相似, 并且呈明顯的AT偏向性, 其他魚(yú)類中也同樣報(bào)道了此類的AT偏向性, 只是含量因物種的差異而有所區(qū)別[16]。連總強(qiáng)等[16]指出大多數(shù)魚(yú)類L-鏈編碼了tRNAGln、tRNA-Ala、tRNA-Asn、tRNA-Cys、tRNATyr、tRNA-Ser(UCN)、tRNA-Glu和tRNA-Pro 8個(gè)tRNA以及ND6基因, 其余tRNA均在H-鏈編碼, 但本研究中太平洋鱈H-鏈只編碼了tRNA-Gln、tRNATrp、tRNA-Ala、tRNA-Asn、tRNA-Cys、tRNASer、tRNA-Glu和tRNA-Pro以及NAD6基因, 其他tRNA均在L-鏈編碼, 似乎恰好與大多數(shù)魚(yú)類不同。此外, tRNA-Thr和tRNA-Pro之間出現(xiàn)74 bp的基因間隔區(qū), 在其他魚(yú)類中同樣存在這種現(xiàn)象,Christoph等[17]在鲅鯛(Petrochromis trewavasae)線粒體中發(fā)現(xiàn)最長(zhǎng)為4 bp的折疊區(qū), 與本文相比只在折疊的堿基數(shù)目方面存在差異。此間隔區(qū)未發(fā)現(xiàn)與H鏈或L鏈復(fù)制相關(guān)的起始序列。在tRNA-Asn基因和tRNA-Cys基因之間發(fā)現(xiàn)的OL序列主要功能是調(diào)節(jié)L-鏈的復(fù)制[18], 此序列在哺乳動(dòng)物和其他魚(yú)類線粒體控制區(qū)中都存在[19,20]。

圖 6 采用鄰接法構(gòu)建的鱈科魚(yú)類Cytb基因進(jìn)化樹(shù)Fig. 6 Phylogenetic tree based on the NJ analysis of the Cytb genes

太平洋鱈線粒體基因組蛋白質(zhì)編碼基因中, 起始密碼子與大多數(shù)魚(yú)類一致, 均使用2種密碼子(ATG和GTG), 但是終止密碼子則與大多數(shù)硬骨魚(yú)不同[16], 除了TAA、TAG、TAA和T--四種終止密碼子外, 出現(xiàn)了以AGA和AGG為終止密碼子的情況。其中,COX2和NAD4基因以AGA為終止密碼子,NAD6基因以AGG為終止密碼子。這2種密碼子多在哺乳動(dòng)物線粒體中使用, 而太平洋鱈線粒體中使用這兩種密碼子預(yù)示著太平洋鱈在進(jìn)化過(guò)程中與哺乳動(dòng)物進(jìn)化方式更為相似。在堿基偏移方面,除了生活在南半球的藍(lán)鱈以及淡水類江鱈, 其他魚(yú)類均表現(xiàn)出弱AT負(fù)偏移, 并且作為外群物種中的大菱鲆同樣表現(xiàn)出弱AT偏移, 但生活在熱帶和亞熱帶海域的斜帶石斑魚(yú)卻沒(méi)有這種現(xiàn)象, 推測(cè)A+T-skew%的偏移很可能與物種生活的地理位置以及環(huán)境溫度有關(guān), 甚至可能涉及蛋白質(zhì)編碼的方向。Mclean等[21]通過(guò)檢測(cè)9種真細(xì)菌中GC和AT偏斜情況, 發(fā)現(xiàn)AT偏斜與轉(zhuǎn)錄復(fù)制的方向有關(guān), 這或許可以解釋上文中提及到的太平洋鱈大量tRNA和基因在L-鏈編碼的原因。同時(shí)根據(jù)Weber等[22]對(duì)黑腹果蠅(Drosophila melanogaster)內(nèi)含子中AT偏斜差異的研究, 發(fā)現(xiàn)其可能控制著物種之間的物理距離。本文所涉及的鱈科魚(yú)類的地理隔離是否也是由AT偏斜控制的尚需探究。

線粒體12S rRNA和16S rRNA的功能主要決定于其二級(jí)結(jié)構(gòu)。太平洋鱈rRNA的序列十分保守,與其他已報(bào)道的硬骨魚(yú)類十分相似, 如蘭州鲇[16]。本研究中22個(gè)tRNA基因中除了tRNA-Ser(GCT)外, 其余均形成典型的三葉草結(jié)構(gòu)。tRNA缺少DHU臂,在DHU臂的位置上形成一個(gè)單環(huán)結(jié)構(gòu)。此種情況在魚(yú)類線粒體中較為常見(jiàn)。Cheng等[23]研究證明這種缺失DHU臂的tRNA可以調(diào)整結(jié)構(gòu)形態(tài), 并不會(huì)影響其進(jìn)入核糖體以及攜帶并轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸等功能。

魚(yú)類線粒體控制區(qū)包含: 終止序列區(qū)(TAS)、中央保守區(qū)、H-鏈復(fù)制起始區(qū)(OH)等保守序列[24],而本文中太平洋鱈線粒體控制區(qū)中僅含有一個(gè)與CSB-2相對(duì)應(yīng)的保守序列CSB和一個(gè)與TAS功能類似的序列TAS*(圖 4)。TAS*雖然在結(jié)構(gòu)上與其他魚(yú)類不同, 但此序列可以形成發(fā)夾結(jié)構(gòu)同時(shí)含有保守的五核苷酸序列5′-TACAT-3′, 是D-Loop區(qū)DNA終止的候選位點(diǎn)[25]。太平洋鱈D-Loop區(qū)中的17 bp嘧啶序列, 是線粒體單鏈結(jié)合蛋白(Single strand DNA-binding protein, mtSSB)假定結(jié)合位點(diǎn)。這種蛋白特異性結(jié)合單鏈嘧啶區(qū)域, 被認(rèn)為在DNA復(fù)制調(diào)節(jié)過(guò)程中起作用。Johansen等[25]在大西洋鱈中分別發(fā)現(xiàn)了17和27 bp的嘧啶序列, 以及位于D-Loop區(qū)5′端的4個(gè)完美重復(fù)序列。太平洋鱈控制區(qū)沒(méi)有發(fā)現(xiàn)存在于大西洋鱈控制區(qū)的27 bp的嘧啶序列以及5′端的4個(gè)完美重復(fù)序列。在大西洋鱈線粒體控制區(qū)發(fā)現(xiàn)的重復(fù)序列只是DNA重復(fù)復(fù)制的結(jié)果, 據(jù)此推測(cè)雖然太平洋鱈線粒體基因組在控制區(qū)與其他魚(yú)類存在較大差異, 但是在具有關(guān)鍵功能的序列上通常是保守的或具有相似的代替序列,似乎太平洋鱈在進(jìn)化的過(guò)程中更加傾向于功能上的完整, 而非結(jié)構(gòu)上的相似。這些D-Loop序列的獨(dú)特性是否是導(dǎo)致太平洋鱈與其他鱈魚(yú)地理隔絕的另一個(gè)原因, 目前尚沒(méi)有明確的觀點(diǎn)。

線粒體基因組相關(guān)基因或結(jié)構(gòu)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于系統(tǒng)發(fā)育、物種分類等不同研究領(lǐng)域[26]。本研究以最大似然法構(gòu)建線粒體全基因組進(jìn)化樹(shù)(圖5)并沒(méi)有顯示出與傳統(tǒng)分類學(xué)觀點(diǎn)相似的結(jié)果。其中被認(rèn)為是真鱈的太平洋鱈、大西洋鱈與格陵蘭鱈并沒(méi)有出現(xiàn)在同一支中, 生存環(huán)境更加苛刻的北極鱈則取代了格陵蘭鱈的位置, 并且同為江鱈的3個(gè)不同樣本在該進(jìn)化樹(shù)中也在不同分支中。以線粒體全基因組構(gòu)建的進(jìn)化樹(shù)可信度較差, 原因可能是這些魚(yú)類線粒體中非編碼區(qū)存在大量的變異。太平洋鱈存在長(zhǎng)達(dá)74 bp的基因間隔區(qū)和差異較大的D-Loop區(qū)。而無(wú)論以何種方法構(gòu)建進(jìn)化樹(shù), 其原理都是檢測(cè)各個(gè)堿基的替換率, 而非編碼區(qū)的變異則會(huì)將線粒體整體進(jìn)化水平夸大。鑒于太平洋鱈和其他鱈之間, 尤其是與大西洋鱈線粒體基因組有著非常高的同源性, 所以采用Cytb基因作為進(jìn)化樹(shù)分析的依據(jù)(圖 6)。分析結(jié)果顯示, 與大西洋鱈相比, 太平洋鱈與格陵蘭鱈在系統(tǒng)進(jìn)化上更為親近,這似乎也能解釋為什么太平洋鱈和大西洋鱈在D-Loop區(qū)上有如此巨大的差異。

線粒體基因組進(jìn)化速度快于物種進(jìn)化速度, 另外不同地理分布有可能造成動(dòng)物體DNA的變異, 如太平洋鱈和大西洋鱈2個(gè)物種, DNA序列同源性很高, 單獨(dú)比較分析某一個(gè)編碼基因時(shí)差別更小, 但是它們往往在生活習(xí)性等方面有著較大的區(qū)別。目前的技術(shù)發(fā)展水平很難分析這些線粒體基因組,尤其是控制區(qū)上的微小變化所導(dǎo)致的結(jié)果, 進(jìn)一步分析線粒體基因組的變異不僅可以分析不同物種之間的遺傳關(guān)系, 還可為解決因不同地理分布而導(dǎo)致物種之間的變異等問(wèn)題提供數(shù)據(jù)支持。