洛阳地区常见嗜尸性蝇类种属的分子鉴定

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背景:  法医昆虫学(Forensic entomology)是应用昆虫及其他自然科学的理论与技术,准确、迅速地鉴定嗜尸性昆虫的种类,对死亡时间(postmortem interval, PMI)和死亡地点进行推断,从而解决司法实践中有关昆虫问题的一门学科,其中应用最多的是根据尸体上嗜尸性蝇类生态群落演替规律解决死亡时间推断等问题。传统的形态学鉴定要求具有丰富的经验,在我国仅有少数形态学专家具备这方面的能力。鉴于案发现场蝇类的多样性和复杂性,非昆虫专业人员很难鉴定其形态学种属,因此寻找一种简单、准确、迅速、通用的方法是当务之急。近年来国内外昆虫的分子鉴定为嗜尸性蝇类的种属鉴定开辟了新途径,其中最常用是线粒体基因组基因序列。核基因组基因序列也逐渐被国外学者研究并证实可以进行嗜尸性蝇类的种属鉴定,但涉及的蝇种和分子标记均较少见,国内利用核基因分子标记进行嗜尸性蝇类分子鉴定的研究更加罕见。  因此,本研究在采用线粒体基因组分子标记的同时,采用核基因组分子标记对洛阳地区嗜尸性蝇类进行分子鉴定,对比两种分子标记的鉴定效力,并尝试联合鉴定,以期筛选新分子标记,改进分析方法,补充形态学鉴定,为今后在法医实践中应用嗜尸性蝇类进行死亡时间推断奠定基础。  目的:  1. 明确洛阳地区常见嗜尸性蝇种。  2. 寻找一种常规法医DNA实验室即可完成的嗜尸性蝇类DNA提取方法。  3. 筛选出易于推广,鉴定效力高的分子标记和分析方法。  4. 补充我国嗜尸性蝇类基因库。  方法:  1. 不同季节,以大鼠尸体为诱饵,采用专业捕蝇笼诱捕嗜尸性蝇类。对样本进行编号、拍照、测量,并进行形态学鉴定。  2. 分别采用酚-氯仿法、Chelex-100-蛋白酶 K 法、试剂盒法提取大头金蝇头、胸肌、足、翅 4 个部位的 DNA,其中足和翅采用单侧同侧组织。通过紫外分光光度计、直接电泳和扩增后电泳检测提取效果。  3. 扩增并测序线粒体细胞色素 C 氧化酶亚基 I(mitochondrial cytochrome c oxidase subunit I,COI)和细胞核 28S 核糖体核糖核酸(28S ribosomal RNA, 28S rRNA)基因片段,用 MEGA 7.0 软件包对所得序列整理,BLAST 在线比对,分析获得碱基组成,并建立种内及种间进化分歧率,构建系统发育树,分析对比两种分子标记的鉴定效力。  4. 应用Sequin Application Version 15.10基因序列上传软件将所得基因序列上传GenBank数据库。  结果:  1. 经过样本采集形态学鉴定,得到3科9属15种常见嗜尸性蝇类,筛选出形态学鉴定结果明确、保存完好的样本,用于后期研究。  2. 3种方法不同部位均能提取成功,其中酚-氯仿法提取的DNA纯度最高, Chelex-100-蛋白酶 K 法提取的 DNA 浓度最高,试剂盒法的 PCR 扩增效果最佳。大头金蝇躯体四部分中头和胸肌所提取浓度最高,足其次,翅最低。  3. 在丽蝇科,联合 COI 和 28S rRNA 基因序列可以较好区分本研究中的 9种嗜尸性丽蝇。而在麻蝇科 COI 基因序列可以有效区分棕尾别麻蝇、酱亚麻蝇和急钩(亚)麻蝇,28S rRNA基因序列初步推测可以区分棕尾别麻蝇和和急钩(亚)麻蝇。  4. 成功将常见嗜尸性丽蝇和麻蝇的 COI 和 28S rRNA 基因序列上传GenBank数据库。  结论:  1. 完成了洛阳地区常见嗜尸性蝇种的初步调查,有3科9属15种常见嗜尸性蝇类。  2. Chelex-100-蛋白酶K法提取单侧足部DNA,操作方法简单,成本低,破坏小,常规法医DNA实验室即可完成并满足实验需要。  3. 联合 COI 和 28S rRNA 基因序列可以较好区分本研究中大多数蝇种,但对于近缘种的判定需要更多遗传标记的开发和联合应用。  4. 丰富了我国嗜尸性蝇类的基因数据库。
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