Phryganogryllacris superangulata线粒体全基因组测序及系统发育分析揭示蟋螽科进化新线索

这篇研究首次完成蟋螽科物种Phryganogryllacris superangulata的线粒体全基因组（15,976 bp）测序与注释，揭示其包含13个PCGs、22个tRNAs、2个rRNAs及A+T富集区的特征结构。研究发现COX1以CCG起始，ND2/ND4以T终止等特殊密码子使用模式，并通过13个PCGs+2个rRNAs构建的系统发育树证实该物种与Sericgryllacris xiai的亲缘关系最近，为蟋螽科（Gryllacrididae）分类提供重要分子依据。

　　

Abstract

蟋螽科物种Phryganogryllacris superangulata的完整线粒体基因组首次被解析。这个环状分子全长15,976 bp，包含13个蛋白质编码基因（PCGs）、22个转运RNA（tRNAs）、2个核糖体RNA（rRNAs）和A+T富集区。值得注意的是，COX1基因以罕见的CCG作为起始密码子，而ND2和ND4则使用不完整的T作为终止密码子。系统发育分析显示，该物种与Sericgryllacris xiai构成姐妹群，这一发现为蟋螽科132属959种的分类体系提供了新的分子证据。

Introduction

蟋螽科（Gryllacrididae）是一类具有腹股沟发声器的直翅目昆虫，目前NCBI数据库仅收录17个物种的线粒体基因组数据。尽管Cadena-Casta?eda曾提出将蟋螽科分为两个亚科的新分类系统，但基于线粒体蛋白质编码基因的分析并未支持这一观点。本研究选择广泛分布于中国南方的P. superangulata作为研究对象，其线粒体基因组的解析将填补该科分子数据的空白。

Materials and methods

标本采自广西猫儿山（25.88°N, 110.49°E），经形态学鉴定后保存于广西师范大学标本馆（馆藏号GXNU20XZ75）。使用TIANGEN试剂盒提取DNA后，通过Illumina Novaseq平台获得约20GB原始数据，经NOVOPlasty 4.2组装后平均覆盖深度达4,283×。基因注释采用MITOS在线工具，系统发育分析包含8个蟋螽科物种和2个外群，使用IQ-TREE和MrBayes分别构建ML和BI树。

Results

P. superangulata线粒体基因组显示典型的昆虫基因排列顺序，AT含量高达71.14%。22个tRNA中，trnF等6个基因缺失TΨC臂，其余均呈现典型的三叶草结构。系统发育树强烈支持蟋螽科的单系性，并将研究物种与Sericgryllacris xiai聚为一支，这与Zhou等（2017）使用部分基因获得的结果一致。值得注意的是，Camptonotus carolinensis位于蟋螽科系统树的基部位置。

Discussion and conclusions

本研究首次揭示P. superangulata线粒体基因组的特殊密码子使用模式，如COX1的CCG起始和ND4的T终止现象。系统发育结果支持Lu等（2023）提出的属间关系框架，但强调需要整合更多数据来完善蟋螽科的系统发育重建。未来研究可结合核基因（如18S/28S rRNA）与线粒体数据，以解决当前部分支系分辨率不足的问题。

Ethics statement

本研究使用的物种非保护物种，不涉及伦理审批。

Author's contributions

研究团队来自广西师范大学，张倩雯和边勋共同主导了项目设计与论文撰写，庞思雨负责数据分析，罗海玉和卢湘仪参与实验操作。

Acknowledgments

研究获得国家自然科学基金（31802000、32360126）和广西自然科学基金（2018jjB130032）资助。

Disclosure statement

作者声明无利益冲突。

Data availability statement

原始数据存放于NCBI（登录号NC069838），项目编号PRJNA943390。