2023-08-28
《International Journal of Biological Macromolecules》
影响因子：8.2
近日，中国科学院海洋研究所在生物化学与分子生物学领域《International Journal of Biological Macromolecules》发表新研究成果！本研究通过组装注释获得了蛤蜊科7个物种的完整线粒体基因组，并进行了比较基因组学分析发现蛤蜊科为单系类群，且光蛤蜊属（Mactrinula）、浪蛤属（Spisula）、Rangia和Mulinia不属于蛤蜊亚科（Mactrinae），研究结果为进一步的分类和系统发育研究提供准确的数据。 本研究的线粒体基因组测序和比较基因组学分析由上海派森诺生物科技股份有限公司完成。
01、研究背景 蛤蜊科（Mactridae）包括大约150个物种，主要分布在热带和温带海洋。目前，蛤蜊科物种的分类学和系统发育分析主要基于形态学特征，但由于壳表颜色的多变及其形态变异，很多蛤蜊科贝类的分类学地位不明确，蛤蜊科贝类的内部亲缘关系在很大程度上是未知的。 迄今为止，线粒体基因组已被广泛应用于了解不同软体动物类群的系统发育关系。但是，相较于其他类群，蛤蜊科基于线粒体基因组的分类研究严重不足。本研究对采自中国的7种蛤蜊科贝类进行线粒体基因组测序，并通过比较基因组学分析确定了7个蛤蜊科物种的系统发育关系。
02、研究材料与方法 1.实验材料：采自中国沿海的7个蛤蜊科物种 2.测序平台：Illumina NovaSeq 3.分析内容：线粒体基因组测序、系统发育树构建、基因排列
03、研究结果 蛤蜊科贝类线粒体基因组基本特征 蛤蜊科7个物种的完整线粒体基因组长度为16,473 bp ~ 22,404 bp，为环状双链DNA分子。7个线粒体基因组都具有2个rRNA(12S和16S)、22个tRNA和13个PCG( atp6、cox1、cox2、cox3、cytb、nad1、nad2、nad3、nad4、nad4l、nad5、nad6、atp8)。所有的基因组都表现出（A+T）偏向组成，从北寄贝（S. sachalinensis）的59.4%到Mulinia lateralis的69.6%。线粒体基因组的PCG在核苷酸组成上表现出明显的偏向性，AT偏移为负值(-0.378 ~ -0.201)，GC偏移为正值(0.212 ~ 0.422)。 图1 蛤蜊科7个物种线粒体基因组圈图 表1 本研究物种分类及登录号信息 系统发育分析 使用来自29个分类群的2个rRNA和12个PCG（剔除atp8）基于两种分析方法（BI和ML）进行系统发育分析。ML和BI分析得到的系统发育树拓扑结构一致，即蛤蜊科被分为2个分支。一个分支仅包括蛤蜊属，另一个分支包括其他6个属。在蛤蜊属（Mactra）中， M. cygnus 位于根部附近，濒危物种西施舌（M. antiquata）被分为两组。光蛤蜊属、浪蛤属、Rangia和Mulinia 4个属与獭蛤亚科（Lutrariinae）的獭蛤属（Lutraria）和Kymatoxinae的脆蛤属（Raeta）聚为一支，其中脆蛤属两个物种与斧薄蛤蜊（M. dolabrata）分为一组并具有较高支持率。 图2 基于12个PCG和2个rRNA的系统发育树 线粒体基因组排列特征 除西施舌( KC503290、KC503291、JQ423460)和北寄贝( MG431821 )表现为trnM重复外，所有线粒体基因组均表现为2个rRNA、22个tRNA和13个PCG的经典组成。除M. cygnus外，蛤蜊属内其他物种的基因顺序十分保守，这表明M. cygnus与其他物种的遗传距离相对较大。两个脆蛤属物种的基因排列一致，大獭蛤（L. maxima）和L. rhynchaena的nad1和trnK - trnL2发生了易位。浪蛤属2个物种的基因顺序差异较大，CREx分析表明它们之间可能发生了1个易位和3个串联重复随机缺失(TDRL)。 图3蛤蜊科贝类线粒体基因组的基因排列 图4北寄贝和坚固马珂蛤间的基因重排事件推测
04、结 论 本研究通过使用线粒体基因组序列为Mactridae的亚科和属级关系提供了新的视角。主要发现有：（1）蛤蜊科、蛤蜊属和獭蛤属均为单系类群；（2）光蛤蜊属, 浪蛤属, Rangia和Mulinia 在分类学上不属于蛤蜊亚科；（3）Kymatoxinae亚科属于蛤蜊科而不是水鸭蛤科（Anatinellidae）；（4）北寄贝和坚固马珂蛤的同属关系有待查证；（5）西施舌存在隐存种；（6）M. alta应更名为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.
