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冬虫夏草是鳞翅目蝠蛾属(Hepialus)幼虫被中华虫草菌(Cordycepssinensis)寄生感病后形成的虫、菌结合体,是我国名贵的中药材。前人在蝠蛾属昆虫的形态学、分类学和生态学方面做了大量的工作,但是在分子系统进化方面却很少有人涉足。本文用分子生物学手段对蝠蛾属昆虫进行了研究。主要结果包括以下两个方面。
1.通过PCR测序的方法得到了人支蝠蛾(Hepialusrenzhiensis)、云南蝠蛾(Hepialusyunnanensis)的线粒体基因组全序列和祁连山采集的蝠蛾属昆虫幼虫(QLS)的“A+T”丰富区及其侧翼序列。两种蝠蛾的线粒体DNA基因组分别为16173bp和15814bp,“A+T”的含量分别为81.28％和82.33％,与其他昆虫线粒体一样编码37个基因,包括13个蛋白质编码基因,22个tRNA基因和2个rRNA基因。
人支蝠蛾与云南蝠蛾的线粒体基因组基因排列紧凑,与测出的18种鳞翅目昆虫的线粒体基因组相比基因间非编码区最短(最长不超过27个碱基)。22个tRNA有21个能折叠成典型的三叶草结构,并且错配碱基较少,其rrnL基因相对其他种类的鳞翅目昆虫较短。
18种其他鳞翅目昆虫线粒体nad2基因与“A+T”丰富区之间的3个tRNA的排列均为trnM-trnI-trnQ,而蝠蛾属三个种的tRNA的排列是trnI-trnQP-trnM。蝠蛾属昆虫线粒体基因的这种排列形式是较为原始的。用13个线粒体蛋白质编码基因序列对线粒体基因组已知的7个总科鳞翅目昆虫做系统发育分析,结果显示蝙蝠蛾总科是7个总科中最原始的类群。
蝠蛾属的“A+T”丰富区长度变异很大,人支蝠蛾的是1367bp,云南蝠蛾的是976bp,QLS只有557bp。蝠蛾属“A+T”丰富区的长短取决于其中重复序列重复单元的长短和重复次数。人支蝠蛾的“A+T”丰富区中存在一个113bp的重复单元重复了8次,云南蝠蛾存在107bp的重复单元重复了4次,在QLS中则没有发现长的重复序列。
2.对青藏高原及其周边36个地区蝠蛾属昆虫系的统进化关系进行了研究。一共得到到线粒体DNAcob片段序列65条,cox1序列56条,trnK-trnD-atp8-atp6序列38条以及染色体DNAITS片段序列40条。
用线粒体DNA片段和染色体DNA片段构建的系统发育树拓扑结构基本一致,主要分为4个分支。滇西北玉龙雪山和老君山的样品与祁连山的样品形成一个单系分支,与其他三个分支分开。西藏林芝地区的样品聚为一个分支,与青海、甘肃、四川交界处及核心区形成单系分支。其中与青海、甘肃、四川交界处与核心区的样品形成的两个分支关系较近。祁连山地区的样品遗传变异较小,甘肃武威的古浪县、天祝县和青海门源县的样品之间分子序列差异很小。滇西北玉龙雪山和老君山的样品与祁连山的关系比较特殊,从地理位置上来看,这两个地区的距离最远,中间隔着青藏高原。其因为可能与青藏高原的隆起有关。
位于冬虫夏草核心区的蝠蛾属昆虫之间的亲缘关系较近并且分化时间较短。核心区分支的样品采集地包括云南省迪庆州的白马雪山、梅里雪山,四川省甘孜州的色达和甘孜,西藏昌都的然乌、江达、丁青,那曲地区,林芝地区的波密,青海省玉树。