1. 研究目的与意义、国内外研究现状(文献综述)
线粒体是真核生物细胞中由双层高度特化的单位膜围成的细胞器,其主要功能是通过氧化磷酸化作用合成ATP,为细胞各种生理活动提供能量。线粒体的一个显著特点是具有自身的DNA和遗传体系。线粒体是真核细胞中普遍存在的一种重要而独特的细胞器,线粒体DNA已被广泛应用于生物的发病机理、遗传变异、生物进化等多方面的研究,并取得了许多有价值的结果。近年来,随着技术的日趋成熟以及新一代测序技术的兴起,越来越多的生物的线粒体基因组的测序工作得以完成。线粒体基因组不仅比单个线粒体基因包含更多的序列信息,而且具有一系列基因组水平的特征,如基因排序、RNA基因的二级结构以及复制和转录的控制模式等。
线粒体基因组由于其分子量相对较小、呈母系遗传、突变率高及在细胞中拷贝多等特点[1-3],受到了进化生物学家们的格外青睐,被广泛用于种群遗传学、谱系地理学、分子进化、种系发生和比较及进化基因组学等多方面的研究[4-8],极大地加深了人们对物种进化现象、过程及机制的理解。
昆虫纲是整个动物界中最大的一个类群,它们的踪迹几乎遍布世界的每一个角落。目前,人类已知的昆虫约有100万种,但仍有许多种类尚待发现。昆虫种类繁多、形态各异,在科学分类上,昆虫被列入节肢动物门,它们具有节肢动物的共同特征。昆虫纲不但是节肢动物门中最大的一纲,也是动物界中最大的一纲。昆虫不但种类多,而且同种的个体数量也十分惊人。昆虫的分布面之广,没有其他纲的动物可以与之相比,几乎遍及整个地球。螨和蜱作为蛛形纲物种最丰富的代表,与昆虫纲相比,其全线粒体基因组的测序很少。真螨总目属于蜱螨亚纲,在真螨目里存在着基因的高度重排和tRNA的结构缺失现象。所以要进一步测定更多蜱螨的线粒体基因组,验证蜱螨非典型tRNA基因的生物学功能性,分析蜱螨线粒体基因组的分子进化机制,开展蜱螨线粒体转录组研究等。
2. 研究的基本内容和问题
研究目标:以线粒体基因组遗传信息确认山楂叶螨在叶螨科里的分类地位。
研究内容:通过对山楂叶螨线粒体基因组的分离比对,明确其线粒体基因组排列模式,tRNA二级结构,进一步了解其遗传信息,进一步确认山楂叶螨在叶螨科里的分类地位。
拟解决的关键问题:线粒体基因组的扩增与比较分析。
3. 研究的方法与方案
首先将野外采集的山楂叶螨取一两个做玻片标本保存;然后将剩余螨虫做标记并用试剂盒法分离其线粒体基因组,野外采集到的螨虫放在无水乙醇中保存,用于制作永久玻片和提取mtDNA。QIAGEN试剂盒提取mtDNA步骤:
1、1.5mL离心管里吸入35μL的ATL备用。
2、挑虫,将无水乙醇里的虫子用消过毒的挑虫针挑到上述备用的离心管中,每管只挑一只虫子(单头)。
4. 研究创新点
使用线粒体基因组分析山楂叶螨的遗传信息,并用来明确其分类地位,为目前研究较少的真螨总目增添新的有代表性的种,进一步验证蜱螨非典型tRNA基因的生物学功能性,进一步分析蜱螨线粒体基因组的分子进化机制,开展蜱螨线粒体转录组研究。
5. 研究计划与进展
研究计划:2016.9-2016.10野外采集室内培养;2016.10-2016.11制作标本;2016.12-2017.1PCR扩增和测序;2017.1-2017.2整理结果;2017.2-2017.4拟写论文
预期进展:使用QIAGEN试剂盒提取mtDNA,将山楂叶螨线粒体基因组分离测序。
