2023-08-28
《International Journal of Biological Macromolecules》
影響因子：8.2
近日，中國科學院海洋研究所在生物化學與分子生物學領域《International Journal of Biological Macromolecules》發表新研究成果！本研究通過組裝注釋獲得了蛤蜊科7個物種的完整線粒體基因組，并進行了比較基因組學分析發現蛤蜊科為單系類群，且光蛤蜊屬（Mactrinula）、浪蛤屬（Spisula）、Rangia和Mulinia不屬于蛤蜊亞科（Mactrinae），研究結果為進一步的分類和系統發育研究提供準確的數據。 本研究的線粒體基因組測序和比較基因組學分析由上海派森諾生物科技股份有限公司完成。
01、研究背景 蛤蜊科（Mactridae）包括大約150個物種，主要分布在熱帶和溫帶海洋。目前，蛤蜊科物種的分類學和系統發育分析主要基于形態學特征，但由于殼表顏色的多變及其形態變異，很多蛤蜊科貝類的分類學地位不明確，蛤蜊科貝類的內部親緣關系在很大程度上是未知的。 迄今為止，線粒體基因組已被廣泛應用于了解不同軟體動物類群的系統發育關系。但是，相較于其他類群，蛤蜊科基于線粒體基因組的分類研究嚴重不足。本研究對采自中國的7種蛤蜊科貝類進行線粒體基因組測序，并通過比較基因組學分析確定了7個蛤蜊科物種的系統發育關系。
02、研究材料與方法 1.實驗材料：采自中國沿海的7個蛤蜊科物種 2.測序平臺：Illumina NovaSeq 3.分析內容：線粒體基因組測序、系統發育樹構建、基因排列
03、研究結果 蛤蜊科貝類線粒體基因組基本特征 蛤蜊科7個物種的完整線粒體基因組長度為16,473 bp ~ 22,404 bp，為環狀雙鏈DNA分子。7個線粒體基因組都具有2個rRNA(12S和16S)、22個tRNA和13個PCG( atp6、cox1、cox2、cox3、cytb、nad1、nad2、nad3、nad4、nad4l、nad5、nad6、atp8)。所有的基因組都表現出（A+T）偏向組成，從北寄貝（S. sachalinensis）的59.4%到Mulinia lateralis的69.6%。線粒體基因組的PCG在核苷酸組成上表現出明顯的偏向性，AT偏移為負值(-0.378 ~ -0.201)，GC偏移為正值(0.212 ~ 0.422)。 圖1 蛤蜊科7個物種線粒體基因組圈圖 表1 本研究物種分類及登錄號信息 系統發育分析 使用來自29個分類群的2個rRNA和12個PCG（剔除atp8）基于兩種分析方法（BI和ML）進行系統發育分析。ML和BI分析得到的系統發育樹拓撲結構一致，即蛤蜊科被分為2個分支。一個分支僅包括蛤蜊屬，另一個分支包括其他6個屬。在蛤蜊屬（Mactra）中， M. cygnus 位于根部附近，瀕危物種西施舌（M. antiquata）被分為兩組。光蛤蜊屬、浪蛤屬、Rangia和Mulinia 4個屬與獺蛤亞科（Lutrariinae）的獺蛤屬（Lutraria）和Kymatoxinae的脆蛤屬（Raeta）聚為一支，其中脆蛤屬兩個物種與斧薄蛤蜊（M. dolabrata）分為一組并具有較高支持率。 圖2 基于12個PCG和2個rRNA的系統發育樹 線粒體基因組排列特征 除西施舌( KC503290、KC503291、JQ423460)和北寄貝( MG431821 )表現為trnM重復外，所有線粒體基因組均表現為2個rRNA、22個tRNA和13個PCG的經典組成。除M. cygnus外，蛤蜊屬內其他物種的基因順序十分保守，這表明M. cygnus與其他物種的遺傳距離相對較大。兩個脆蛤屬物種的基因排列一致，大獺蛤（L. maxima）和L. rhynchaena的nad1和trnK - trnL2發生了易位。浪蛤屬2個物種的基因順序差異較大，CREx分析表明它們之間可能發生了1個易位和3個串聯重復隨機缺失(TDRL)。 圖3蛤蜊科貝類線粒體基因組的基因排列 圖4北寄貝和堅固馬珂蛤間的基因重排事件推測
04、結 論 本研究通過使用線粒體基因組序列為Mactridae的亞科和屬級關系提供了新的視角。主要發現有：（1）蛤蜊科、蛤蜊屬和獺蛤屬均為單系類群；（2）光蛤蜊屬, 浪蛤屬, Rangia和Mulinia 在分類學上不屬于蛤蜊亞科；（3）Kymatoxinae亞科屬于蛤蜊科而不是水鴨蛤科（Anatinellidae）；（4）北寄貝和堅固馬珂蛤的同屬關系有待查證；（5）西施舌存在隱存種；（6）M. alta應更名為M. cygnus。
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文章索引：Ma P, Liu Y, Wang J, et al. Comparative analysis of the mitochondrial genomes of the family Mactridae (Mollusca: Venerida) and their phylogenetic implications [J].Int J Biol Macromol, 2023, 249: 126081.
