以基因组测序为基础的分子进化和生态学研究方法正在改变动物学研究内容。许升全教授课题组依托beat365官网直翅目昆虫分类的雄厚基础,应用分子系统学和进化基因组学方法对直翅目昆虫和药用动物的演化进行研究。2018年先后获得陕西省重点研发项目和国家自然科学基金项目资助后,近期在水蛭基因组进化和蟋蟀生物地理学方面发表两篇重要论文。
1、 菲牛蛭基因组密码子偏好性进化
菲牛蛭是中国药典收录的3种药用水蛭之一，它在快速高效的吸食哺乳动物血液时，分泌多种抗凝血蛋白及多肽，是极具价值的药用动物。对其抗凝血基因进行筛选和进化分析，能够为研究水蛭的演化和开发利用提供基础资料。许升全教授团队利用密码子偏好性分析（codon usage bias analysis）对菲牛蛭全部基因的序列结构与所受的进化压力进行了探究，发现：菲牛蛭的基因结构受方向性碱基突变与表达水平共同影响，其中表达水平占据主导地位；菲牛蛭抗凝血基因经受不同程度的自然选择压力，其中与哺乳类同源的基因所受的自然选择压力强于非同源的基因，提示共进化在菲牛蛭基因演化中的重要作用。相关论文于2018年7月在线发表于BMC genomics杂志。题目为：Analysis of codon usage patterns in Hirudinaria manillensis reveals a preference for GC-ending codons caused by dominant selection constraints。博士生管德龙为该论文第一作者。
2 东南亚地区弯脉蟋属昆虫的生物地理学格局及形成
东南亚陆地面积仅占地球面积的4%，却拥有全球20-25%的动植物，物种多样性高度丰富，其中很多为特有物种，是重要的生物多样性热点地区；该地区动植物区系的起源一直是生物进化的热点问题，另外其复杂的地质地理历史也使得该地区成为生物地理学研究的热点。许升全教授课题组与法国自然历史博物馆合作，以广布于东南亚及太平洋岛屿的弯脉蟋属蟋蟀为研究模型，联合运用线粒体和核基因标记，通过分析弯脉蟋的系统发育关系、预估弯脉蟋的起源和分化时间及路径，来探讨物种起源及进化等生物学热点问题。研究结果表明，弯脉蟋起源于始新世中期的西太平洋岛屿，然后以新几内亚岛为中转站，依次在中新世的中期（距今大约19-16百万年）和晚期（距今大约13百万年）以4条路径向东南亚扩散，分别通过苏拉威西岛（Sulawesi）、菲律宾群岛（the Philippines）、爪哇岛（Java）和小顺达岛（the Lesser Sunda Island）；同时结果还表明，马来西亚半岛是连接婆罗洲和亚洲东南部大陆的桥梁。另外研究结果表明，在苏拉威西岛的弯脉蟋属拥有高的迁入率（immigration）和原位分化率（in situ diversification），是弯脉蟋属的分化中心。此研究为东南亚的物种起源提供了数据支持，同时为我国东南沿海物种起源研究提供新的思路。近日，该研究成果以Biogeographic patterns and diversification dynamics of the genus Cardiodactylus Saussure (Orthoptera, Grylloidea, Eneopterinae) in Southeast Asia题目发表在Molecular Phylogenetics and Evolution上发表。中法联合培养博士生董佳佳为论文第一及通讯作者。
