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寡膜纲纤毛虫系统发育基因组学研究
姜传奇
Subtype博士
Thesis Advisor缪炜
2018
Degree Grantor中国科学院水生生物研究所
Place of Conferral武汉
Abstract

纤毛虫隶属于原生生物界纤毛门,是特化程度较高、较为复杂的单细胞真核生物类群,广泛分布于淡水、海洋、土壤等多种生境,营自由生或寄生生活,已记载8,000余种。纤毛门包括两个亚门十四个纲,寡膜纲是其中多样性较高的类群,包括了六个亚纲:膜口亚纲、咽膜亚纲、盾纤亚纲、缘毛亚纲、后口亚纲和无口亚纲。其中,分别属于膜口亚纲和咽膜亚纲的嗜热四膜虫和第四双小核草履虫是两种模式生物,也是最早进行基因组测序的纤毛虫。同时,寡膜纲也是目前NCBI数据库中具有核糖体DNA序列的物种数量最多的纤毛虫类群,尽管分子系统发育分析显示寡膜纲是纤毛门的一个单系类群,但是寡膜纲各个亚纲之间及各亚纲内部类群的系统发育关系都存在争议。其中,缘毛亚纲纤毛虫是最早发现的原生动物,已报道的种类超过1,000种,是寡膜纲中物种最为丰富的类群。由于目前基于单基因或几个基因串联的分子系统发育分析具有明显的局限性,最为突出的问题是分子系统发育关系与传统形态学分类结果不一致,造成了缘毛亚纲是否是单系的及其内部类群的系统发育关系是怎样的等问题一直存在很大争议。结合单细胞测序技术,我们对包括两种盾纤亚纲纤毛虫、十四种缘毛亚纲纤毛虫在内的寡膜纲纤毛虫和一种肾形纲纤毛虫展开了较大规模的高通量测序,通过系统发育基因组学分析方法,探讨了长期存在争议的寡膜纲及缘毛亚纲的系统发育问题。主要研究结果如下:1)基于新测的十七种纤毛虫的组学数据和源自公共数据库中的基因组、转录组数据,构建了包括三十四种纤毛虫和两种疟原虫的、基于151个直系同源基因的56,664个氨基酸位点的数据集,进而开展系统发育学分析。2)结合系统发育基因组学数据和化石记录,估算了纤毛虫及内部类群,尤其是缘毛亚纲纤毛虫的起源和分化时间:纤毛虫起源于太古代末期(2,838-2,588 Ma),纤毛门各纲的分化在元古代中期(1,000 Ma)之前就已经完成;缘毛亚纲纤毛虫起源于元古代末期(957-617 Ma),固着目与游走目的分化发生在寒武纪大爆发之前的埃迪卡拉纪(617 Ma)。3)基于系统发育基因组学分析:支持寡膜纲单系,与肾形纲聚为姐妹枝;寡膜纲的四个亚纲单系,其中盾纤亚纲与膜口亚纲的亲缘关系更近,聚在寡膜纲的基部;缘毛亚纲与咽膜亚纲的亲缘关系更近,共同组成寡膜纲的末端类群。4)结合系统发育基因组学分析和形态学特征,探讨了缘毛亚纲纤毛虫的系统发育问题:支持缘毛亚纲的两个目单系;固着目分为两个亚目(Vorticellina和Operculariina),游走目分为两个亚目(Urceolariina和Trichodinina)。5)基于高分辨率质谱分析:获得了与固着缘毛类纤毛虫系统分类直接相关的结构—柄肌丝的关键组分—spasmin;结合spasmin分子进化分析、缘毛类内部类群的系统发育关系和形态学特征,发现spasmin是揭示缘毛亚纲在寡膜纲中的系统发育地位、缘毛亚纲单系、固着缘毛类高度多样性和快速进化的关键分子基础。

Language中文
Document Type学位论文
Identifierhttp://ir.ihb.ac.cn/handle/342005/39071
Collection学位论文
Recommended Citation
GB/T 7714
姜传奇. 寡膜纲纤毛虫系统发育基因组学研究[D]. 武汉. 中国科学院水生生物研究所,2018.
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