蝽科線粒體基因組tRNA和rRNA基因的比較及應(yīng)用(半翅目：蝽總科)

廉 丹, 魏久鋒, 丁曉飛, 劉迎香, 趙 清

(山西農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院，山西 太谷 030801)

蝽科是半翅目異翅亞目中最常見(jiàn)的大科之一，世界性分布，全世界已知900多個(gè)屬近5 000種[1].蝽科昆蟲(chóng)均為陸生，大多數(shù)為植食性種類，是重要的農(nóng)業(yè)和園藝植物害蟲(chóng).如二星蝽屬的二星蝽(Eysarcorisguttiger)、擬二星蝽(E.annamita)和廣二星蝽(E.ventralis)是水稻的重要害蟲(chóng)[2].部分種類如益蝽亞科的蠋蝽(Armachinensis)能夠有效控制鱗翅目、鞘翅目、膜翅目和半翅目等的多種害蟲(chóng)，是重要的捕食性天敵昆蟲(chóng)[3].因此，該科昆蟲(chóng)具有十分重要的經(jīng)濟(jì)意義.

昆蟲(chóng)線粒體基因組是長(zhǎng)度為15～20 kb的閉合環(huán)狀雙鏈DNA分子，編碼37個(gè)基因，包括13個(gè)蛋白質(zhì)編碼基因(PCG)，2個(gè)核糖體RNA基因(rRNA)和22個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)RNA基因(tRNA)[4-5].作為一種分子標(biāo)記，線粒體基因組以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，如體積小、拷貝數(shù)高、缺少重組子和內(nèi)含子等特點(diǎn)，在物種鑒定、系統(tǒng)發(fā)育學(xué)以及譜系遺傳學(xué)等研究領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用[6].研究表明[7]，相比于以單基因進(jìn)行的系統(tǒng)發(fā)育分析，線粒體基因組提供了相對(duì)豐富的遺傳信息，可以更好地推斷不同類群之間的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系和親緣程度.早前研究中，蝽科的系統(tǒng)發(fā)育分析大多基于單個(gè)蛋白質(zhì)編碼基因，如卜云等[8]基于cox2基因序列數(shù)據(jù)，分別采用鄰接法、最大簡(jiǎn)約法和貝葉斯推論法3種方法建立蝽科4亞科間的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系；代金霞等[9]基于cytb基因探討了蝽科8個(gè)物種之間的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系，而對(duì)多個(gè)RNA基因包含的系統(tǒng)發(fā)育信息并未較好地挖掘和利用.

線粒體tRNA是具有攜帶并轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸功能的一類小分子核糖核酸，其核苷酸序列、基因含量和基因排列方式等，均可為系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)的構(gòu)建提供信息[10-11].其序列較短，包含的系統(tǒng)發(fā)育信息較少，所以，在長(zhǎng)期以來(lái)的系統(tǒng)發(fā)育研究中，大多只關(guān)注其在線粒體基因組中的位置變化和二級(jí)結(jié)構(gòu)，而對(duì)于不同分類階元水平上基于tRNA基因的系統(tǒng)發(fā)育研究十分欠缺[10].事實(shí)上，基于tRNA基因串聯(lián)數(shù)據(jù)集構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)時(shí)，相比于單個(gè)tRNA基因可以得到較多的有效信息.在已有的研究中，Wang et al[11]通過(guò)對(duì)盲蝽科22個(gè)tRNA基因串聯(lián)數(shù)據(jù)集的K-2-P遺傳距離和Ka值的分析以及系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)的構(gòu)建，表明tRNA基因在系統(tǒng)發(fā)育研究中具有較大的潛力.同時(shí)，近年來(lái)的研究表明[12-13]，12S rRNA和16S rRNA序列遠(yuǎn)長(zhǎng)于tRNA，含有較多的系統(tǒng)發(fā)育信息，可作為系統(tǒng)發(fā)育推斷的良好分子標(biāo)記，用于不同分類水平的系統(tǒng)發(fā)育研究.在蝽科系統(tǒng)發(fā)育研究中，較多的是基于13個(gè)蛋白質(zhì)編碼基因進(jìn)行的，而基于tRNA和rRNA數(shù)據(jù)的研究較少，因此基于tRNA以及rRNA對(duì)蝽科線粒體基因組學(xué)進(jìn)行比較分析是有必要的.

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

本研究以半翅目蝽科昆蟲(chóng)為研究對(duì)象，選取NCBI網(wǎng)站已公布的蝽科4亞科26個(gè)物種的線粒體全基因組序列，對(duì)其tRNA和rRNA序列特征、遺傳距離和二級(jí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較分析，同時(shí)基于校正后的tRNA串聯(lián)數(shù)據(jù)集和2個(gè)rRNA串聯(lián)數(shù)據(jù)集，采用貝葉斯法對(duì)26種蝽科昆蟲(chóng)進(jìn)行系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)的構(gòu)建，探討蝽科4亞科間的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系，并對(duì)tRNA和rRNA序列在蝽科系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系構(gòu)建中的有效性進(jìn)行驗(yàn)證，補(bǔ)充tRNA和rRNA在蝽科線粒體基因組研究中的不足.

表1 本研究所選物種Table 1 List of species used in this study

以半翅目蝽科4亞科26個(gè)物種為研究對(duì)象，覆蓋了中國(guó)蝽科的所有亞科，所使用的序列從NCBI(https://www.ncbi.nlm.nih.gov/)數(shù)據(jù)庫(kù)下載(表1).

1.2 分析方法

將獲得的26個(gè)物種的線粒體全基因序列，在Geneious Prime 2022.1[14]中提取22個(gè)tRNA和2個(gè)rRNA，并通過(guò)MITOS在線網(wǎng)站(http://mitos.bioinf.uni-leipzig.de/index.py/)推測(cè)其二級(jí)結(jié)構(gòu)[15].通過(guò)Sequencematrix分別將22個(gè)tRNA和2個(gè)rRNA序列串聯(lián)，利用MEGA11.0[16]計(jì)算tRNA和rRNA的堿基長(zhǎng)度、堿基組成、AT含量，AT偏斜和GC偏斜(AT-skew=[A-T]/[A+T]和GC-skew=[G-C]/[G+C])[17]，同時(shí)計(jì)算其基因保守位點(diǎn)、變異位點(diǎn)、簡(jiǎn)約信息位點(diǎn)和單一位點(diǎn)，基于Kimura-2-Parameter(K-2-P)計(jì)算亞科間和蝽亞科屬間的遺傳距離，并且用Muscle對(duì)每個(gè)同源基因進(jìn)行比對(duì)，基于比對(duì)結(jié)果在二級(jí)結(jié)構(gòu)中標(biāo)注26個(gè)物種的保守位點(diǎn).

選取蝽科26個(gè)物種的22個(gè)tRNA和2個(gè)rRNA序列串聯(lián)數(shù)據(jù)集，以盾蝽科2個(gè)物種作為外群構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹(shù).使用PartitionFinder v.2.1.1[18]計(jì)算每個(gè)數(shù)據(jù)集的替代模型后，在MrBayes v.3.2.6[19]中，使用貝葉斯推斷方法以每個(gè)數(shù)據(jù)集的最優(yōu)替代模型進(jìn)行系統(tǒng)發(fā)育分析.其中，4個(gè)獨(dú)立的馬爾可夫鏈(1條冷鏈，3條熱鏈)運(yùn)行10 000 000代，當(dāng)分裂頻率的平均標(biāo)準(zhǔn)偏差值低于0.01時(shí)停止，然后“burnin”25%的樣本.

2 結(jié)果與分析

2.1 tRNA序列特征及遺傳距離

蝽科26個(gè)物種的22個(gè)線粒體tRNA長(zhǎng)度為60～80 bp，將比對(duì)后的22個(gè)同源tRNA串聯(lián)，檢測(cè)到866個(gè)保守位點(diǎn)、738個(gè)變異位點(diǎn)、504個(gè)簡(jiǎn)約信息位點(diǎn)和225個(gè)單一位點(diǎn)，其中保守位點(diǎn)所占的比例為51.8%.串聯(lián)后的22個(gè)tRNA長(zhǎng)度為1 454～1 502 bp，AT含量為74.7%～78.6%，平均含量為77.0%，反映了堿基組成具有明顯的AT偏斜.26個(gè)物種的tRNA均表現(xiàn)為GC正偏斜，除擬綠蝽(C.ubica)為AT負(fù)偏斜外，其余均為AT正偏斜(表2).

表2 蝽科22個(gè)tRNA核苷酸組成分析Table 2 Nucleotide composition analysis of 22 tRNAs in Pentatomidae

蝽科26個(gè)物種的基因排列方式較為保守，均和假定的祖先昆蟲(chóng)亞庫(kù)巴果蠅(Drosophilayakuba)線粒體基因組的基因順序一致，未發(fā)生重排[20].蝽科昆蟲(chóng)線粒體tRNA序列的保守性也反映在二級(jí)結(jié)構(gòu)上，除tRNA-S1由于二氫尿嘧啶臂(dihydrouracil stem，DHU)莖缺失無(wú)法形成典型的莖環(huán)結(jié)構(gòu)外，所有的tRNA都可折疊為典型的三葉草結(jié)構(gòu).22個(gè)tRNA二級(jí)結(jié)構(gòu)均出現(xiàn)非經(jīng)典的G-U配對(duì)，如歐亞蠋蝽(Armacustos)的8個(gè)tRNA(tRNA-C、tRNA-D、tRNA-G、tRNA-H、tRNA-I、tRNA-L1、tRNA-P、tRNA-V)，除此之外還出現(xiàn)U-U和A-C配對(duì)，其中G-U配對(duì)對(duì)于維系tRNA二級(jí)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性起著非常重要的作用(圖1).

紅色圓圈代表在蝽科26個(gè)物種中堿基100%保守.圖1 蝽科22個(gè)tRNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)Fig.1 Secondary structure of the 22 tRNAs identified in the mitochondrial genome of Pentatomidae

蝽科26個(gè)物種的22個(gè)tRNA的一級(jí)序列和同源tRNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)均展現(xiàn)了不同的保守性.在22個(gè)tRNA中，tRNA-K保守性最高，而tRNA-Q的保守性最低.在同源tRNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)中，莖區(qū)相對(duì)于環(huán)區(qū)來(lái)說(shuō)表現(xiàn)出較高的保守性，而環(huán)中除了反密碼子環(huán)相對(duì)保守外，其余環(huán)的堿基變異程度都較高.tRNA莖中，DHU表現(xiàn)出極高的保守性，長(zhǎng)度為2～4 bp，26個(gè)物種的22個(gè)tRNA中超過(guò)1個(gè)堿基不保守的只有tRNA-S2；反密碼子臂表現(xiàn)出高的保守性，25個(gè)物種的tRNA-S1的反密碼子臂的長(zhǎng)度由典型的5 bp變?yōu)? bp，而谷蝽(Gonopsisaffinis)變?yōu)? bp，26個(gè)物種的tRNA-M反密碼子臂長(zhǎng)度為4 bp，剩余的26個(gè)物種的20個(gè)tRNA反密碼子臂長(zhǎng)度均為5 bp，全部堿基保守的有tRNA-A、tRNA-C、tRNA-K、tRNA-L2、tRNA-P、tRNA-W、tRNA-Y.氨基酸接受臂保守性較低，長(zhǎng)度均為7 bp，全部堿基保守的有tRNA-C、tRNA-I、tRNA-K、tRNA-Y.假尿嘧啶臂(TψC臂)保守性極低，長(zhǎng)度變異較大，沒(méi)有全部堿基保守的tRNA.tRNA的4個(gè)環(huán)中只有反密碼子環(huán)保守性高，長(zhǎng)度均為7 bp，超過(guò)2個(gè)堿基不保守的只有tRNA-V.

表3 蝽科4亞科間的22個(gè)tRNA(下三角)和2個(gè)rRNA基因(上三角)K-2-P遺傳距離Table 3 K-2-P parameter distances of 22 tRNAs (lower triangle) and two rRNA genes (upper triangle) among four subfamilies of Pentatomidae

基于22個(gè)tRNA串聯(lián)數(shù)據(jù)集計(jì)算蝽科4亞科之間和蝽亞科11個(gè)屬之間的遺傳距離，結(jié)果表明4個(gè)亞科之間的遺傳距離為0.113～0.140(表3)，舌蝽亞科和蝽亞科距離最小，益蝽亞科與短喙蝽亞科距離最大.蝽亞科11個(gè)屬之間的遺傳距離為0.082～0.160(表4)，二星蝽屬和輝蝽屬遺傳距離最小，綠蝽屬和斑須蝽屬遺傳距離最大.

2.2 rRNA序列特征及遺傳距離

蝽科26個(gè)物種的12S rRNA序列長(zhǎng)度為795～829 bp，其中基因序列長(zhǎng)度最長(zhǎng)的是褐真蝽(Pentatomasemiannulata)，最短的是紫藍(lán)曼蝽(Menidaviolacea)和凹肩輝蝽(Carbulasinica).12S rRNA序列中，檢測(cè)到370個(gè)保守位點(diǎn)、528個(gè)可變位點(diǎn)、375個(gè)簡(jiǎn)約信息位點(diǎn)和143個(gè)單一位點(diǎn).16S rRNA序列長(zhǎng)度為1 254～1 364 bp，其中基因序列長(zhǎng)度最長(zhǎng)的是斑須蝽(Dolycorisbaccarum)，最短的是綠喙蝽(Dinorhynchusdybowskyi).16S rRNA序列中，檢測(cè)到610個(gè)保守位點(diǎn)、803個(gè)可變位點(diǎn)、572個(gè)簡(jiǎn)約信息位點(diǎn)和202個(gè)單一位點(diǎn).2個(gè)rRNA的串聯(lián)長(zhǎng)度為2 050～2 174 bp，AT含量為75.7%～80.0%，平均含量為78.3%，說(shuō)明堿基組成具有明顯的AT偏斜，26個(gè)物種堿基A和T含量均高于G和C，所有物種T含量均高于A，G含量均高于C，表現(xiàn)出AT負(fù)偏斜和GC正偏斜(表5).

表4 蝽亞科11個(gè)屬間的22個(gè)tRNA(下三角)和2個(gè)rRNA基因(上三角)K-2-P遺傳距離Table 4 K-2-P parameter distances of 22 tRNAs (lower triangle) and two rRNA genes (upper triangle) among 11 genera of Pentatominae

表5 蝽科2個(gè)rRNA核苷酸組成分析Table 5 Nucleotide composition analysis of two rRNAs in Pentatomidae

選取歐亞蠋蝽繪制其12S rRNA和16S rRNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)，并對(duì)其保守位點(diǎn)進(jìn)行了標(biāo)注.12S rRNA二級(jí)結(jié)構(gòu)包括3個(gè)結(jié)構(gòu)域和26個(gè)莖環(huán)結(jié)構(gòu)(圖2)，蝽科H511、H769、H921、H1399序列和二級(jí)結(jié)構(gòu)較為保守，相比結(jié)構(gòu)域Ⅰ和Ⅱ，結(jié)構(gòu)域Ⅲ更保守.16S rRNA二級(jí)結(jié)構(gòu)包含6個(gè)結(jié)構(gòu)域(節(jié)肢動(dòng)物普遍缺少結(jié)構(gòu)域Ⅲ)和44個(gè)莖環(huán)結(jié)構(gòu)(圖3)，蝽科H563、H1775、H1906、H1925、H2507、H2547的序列和二級(jí)結(jié)構(gòu)較為保守，16S rRNA的結(jié)構(gòu)域Ⅳ和Ⅴ比結(jié)構(gòu)域Ⅰ、Ⅱ、Ⅵ更保守.rRNA的同源性更多的體現(xiàn)在二級(jí)結(jié)構(gòu)保守性上，而不是具有某段保守的序列.

紅色圓圈代表在蝽科26個(gè)物種中堿基100%保守.圖2 蝽科12S rRNA基因二級(jí)結(jié)構(gòu)圖Fig.2 Secondary structure of 12S rRNA gene of Pentatomidae

紅色圓圈代表在蝽科26個(gè)物種中堿基100%保守.圖3 蝽科16S rRNA基因二級(jí)結(jié)構(gòu)圖Fig.3 Secondary structure of 16S rRNA gene of Pentatomidae

分別對(duì)蝽科4亞科和蝽亞科11個(gè)屬的2個(gè)rRNA串聯(lián)數(shù)據(jù)集計(jì)算遺傳距離，結(jié)果表明，4個(gè)亞科之間的遺傳距離為0.158～0.178(表4)，舌蝽亞科和蝽亞科距離最小，益蝽亞科和短喙蝽亞科距離最大.蝽亞科內(nèi)11個(gè)屬之間的遺傳距離為0.120～0.209(表5)，二星蝽屬和輝蝽屬遺傳距離最小，斑須蝽屬和輝蝽屬遺傳距離最大.

2.3 系統(tǒng)發(fā)育

以22個(gè)tRNA(圖4)串聯(lián)數(shù)據(jù)集基于貝葉斯推斷法構(gòu)建的系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與2個(gè)rRNA(圖5)的基本一致.結(jié)果均表明：益蝽亞科各個(gè)屬聚合在一起形成嚴(yán)格的單系群，但內(nèi)部屬之間的姐妹群關(guān)系未得到解析.短喙蝽亞科是嚴(yán)格的單系群，亞科中的谷蝽和皺臭蝽(Dalsirascabrata)形成姐妹群后，又與蝽亞科中莽蝽屬聚合在一起；蝽亞科中的各個(gè)屬內(nèi)種間的個(gè)體聚合在一起，二星蝽屬和輝蝽屬形成姐妹群，擬綠蝽屬與綠蝽屬聚合在一起后又與碧蝽屬以高置信度形成姐妹群，曼蝽屬、真蝽屬、斑須蝽屬和珀蝽屬由于選取物種的數(shù)目太少而單獨(dú)成一支；舌蝽亞科中的赤條蝽(Graphosomarubrolineatum)和稻黑蝽(Scotinopharalurida)并未聚合在一起，而是和蝽亞科中的物種聚集在一起.值得注意的是，在rRNA數(shù)據(jù)集構(gòu)建的系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)中，益蝽亞科和蝽亞科中的曼蝽屬形成姐妹群.

圖4 基于22個(gè)tRNA 基因構(gòu)建的26個(gè)蝽科物種的BI系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)Fig.4 Phylogenetic tree of 26 species inferred from 22 tRNA genes constructed using BI analysis

3 討論與結(jié)論

在蝽科昆蟲(chóng)系統(tǒng)發(fā)育研究中，目前應(yīng)用最為廣泛的是PCG基因的核苷酸序列及氨基酸序列，而rRNA和tRNA大多是與PCG基因組合用于系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系的分析.近年來(lái)，12S rRNA和16S rRNA被作為分子標(biāo)記用于系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系的推斷，tRNA也逐漸被重視且用于系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)的構(gòu)建[10-13].

線粒體基因的核苷酸組成和取代偏差會(huì)影響系統(tǒng)發(fā)育組學(xué)分析的最終結(jié)果，所以，堿基組成的偏向性對(duì)研究線粒體基因組復(fù)制轉(zhuǎn)錄的機(jī)理和系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系具有重要意義[13].堿基組成的偏好性一般是由于4種堿基不對(duì)稱的突變和選擇壓力，主要來(lái)自基因的復(fù)制和轉(zhuǎn)錄.有研究表明，CG含量的變異導(dǎo)致了基因間不同的進(jìn)化模式，GC之間的相對(duì)含量與復(fù)制起點(diǎn)的方向相關(guān)，而AT之間的相對(duì)含量因復(fù)制起點(diǎn)方向、基因方向以及密碼子位置的變化而改變[21-22].本研究對(duì)蝽科26個(gè)物種的tRNA的堿基組成分析表明，tRNA在堿基組成上具有明顯的AT偏斜.26個(gè)物種tRNA均表現(xiàn)為GC正偏斜，除了擬綠蝽表現(xiàn)為AT負(fù)偏斜外，其余均為AT正偏斜.對(duì)rRNA的堿基組成分析發(fā)現(xiàn)rRNA堿基組成同樣具有明顯的AT偏斜，平均含量為78.3%，略高于tRNA的平均含量，且26個(gè)物種rRNA均表現(xiàn)為AT負(fù)偏斜和GC正偏斜，這與大多數(shù)昆蟲(chóng)線粒體基因組呈現(xiàn)的AT正偏斜和GC負(fù)偏斜不一致[23].

圖5 基于2個(gè)rRNA 基因構(gòu)建的26個(gè)蝽科物種的BI系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)Fig.5 Phylogenetic tree of 26 species inferred from two tRNA genes constructed using BI analysis

tRNA和rRNA的遺傳距離結(jié)果均表明，蝽科4亞科間舌蝽亞科和蝽亞科親緣關(guān)系最近，益蝽亞科和短喙蝽亞科親緣關(guān)系最遠(yuǎn)，這與徐志強(qiáng)[24]基于28個(gè)新征對(duì)蝽總科進(jìn)行支序分析的結(jié)果一致，同時(shí)，蝽亞科11個(gè)屬間二星蝽屬和輝蝽屬親緣關(guān)系最近，這與形態(tài)上兩屬為近緣屬的研究結(jié)果一致，此結(jié)果也支持2個(gè)屬歸于二星蝽族的觀點(diǎn)[25].之前的研究表明，蝽次目73個(gè)物種cox1基因的屬間遺傳距離為0.118～0.244[26]，本研究基于rRNA對(duì)蝽亞科屬間遺傳距離的計(jì)算結(jié)果(0.120～0.209)與之接近，而基于tRNA的結(jié)果偏低(0.082～0.160)，這表明在選擇進(jìn)化中tRNA的變異較慢，研究結(jié)果證明，tRNA和rRNA均可以作為解析蝽科亞科間和屬間親緣關(guān)系的分子標(biāo)記.

本研究通過(guò)對(duì)tRNA和rRNA序列以及二級(jí)結(jié)構(gòu)比較分析得出，不同物種的線粒體同源基因、不同線粒體RNA基因及同一線粒體RNA基因不同區(qū)域內(nèi)的核苷酸變異均存在顯著多態(tài)性.(1)不同物種的線粒體同源tRNA和rRNA不僅在核苷酸組成上存在差異，在二級(jí)結(jié)構(gòu)上莖區(qū)和環(huán)區(qū)的長(zhǎng)度也存在差異，如橫紋菜蝽的tRNA-V的DHU臂缺失，而歐亞蠋蝽的為2 bp.(2)相同物種中，tRNA序列比rRNA序列更加保守，tRNA序列的保守率為51.8%，rRNA序列的保守率為40%.在22個(gè)tRNA中，tRNA-K的保守性最高，保守位點(diǎn)占核苷酸總數(shù)的75%，而tRNA-Q的保守性最低，保守位點(diǎn)占核苷酸總數(shù)的35%.在2個(gè)rRNA中，16S rRNA序列比12S rRNA序列保守，16S rRNA序列的保守率為40.9%，12S rRNA序列的保守率為39.3%，表明tRNA基因適用于高階元的分類研究，而rRNA基因可以用于解析近緣屬的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系.(3)同一tRNA中，莖區(qū)由于在進(jìn)化選擇中需要維持其二級(jí)結(jié)構(gòu)而比環(huán)區(qū)保守性更高，且環(huán)區(qū)中的反密碼子環(huán)由于要行使翻譯功能較為保守.同一12S rRNA結(jié)構(gòu)域Ⅲ比結(jié)構(gòu)域Ⅰ和Ⅱ更保守，16S rRNA的結(jié)構(gòu)域Ⅳ和Ⅴ比結(jié)構(gòu)域Ⅰ、Ⅱ、Ⅵ更保守.同源RNA基因不同的核苷酸組成和相同或近似的二級(jí)結(jié)構(gòu)，如16S rRNA的H1196在26個(gè)物種中沒(méi)有相似的序列，但卻有著相似的二級(jí)結(jié)構(gòu)，這與陳國(guó)忠等[27]提出的RNA結(jié)構(gòu)構(gòu)成上的生物學(xué)意義要大于它的序列組成的結(jié)論一致.

基于tRNA和rRNA串聯(lián)數(shù)據(jù)集構(gòu)建的BI系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)結(jié)果基本一致，均表明短喙蝽亞科、益蝽亞科為單系群，這與Xu et al[28]的研究結(jié)果一致，證明了tRNA和rRNA在蝽科系統(tǒng)發(fā)育研究中的有效性.蝽亞科的單系性在許多研究中都受到了廣泛的質(zhì)疑[29-30]，本研究的2個(gè)數(shù)據(jù)集的系統(tǒng)發(fā)育結(jié)果也表明，蝽亞科不是單系群.基于2個(gè)數(shù)據(jù)集的系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)結(jié)果均表明，舌蝽亞科不是單系群，這與基于核基因和線粒體基因的系統(tǒng)發(fā)育結(jié)果一致[29].其中條蝽屬的分類地位極其模糊：Li et al[25]通過(guò)分子數(shù)據(jù)證明條蝽屬隸屬于蝽亞科；而Rider et al[31]根據(jù)形態(tài)特征把條蝽屬劃歸為舌蝽亞科；本研究基于tRNA構(gòu)建的系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)中，條蝽屬是蝽科最早分化出來(lái)的單獨(dú)一支，而基于rRNA構(gòu)建的系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)中，條蝽屬混合在蝽亞科中，這與Wang et al[32]的研究結(jié)果一致，表明舌蝽亞科可能不是有效的分類單元，后續(xù)仍需要對(duì)更多舌蝽亞科的物種序列進(jìn)行分析.基于2個(gè)數(shù)據(jù)集構(gòu)建的系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)雖然都無(wú)法準(zhǔn)確解析蝽科4亞科間的姐妹群關(guān)系，但是，系統(tǒng)發(fā)育結(jié)果和部分基于13個(gè)PCGs的系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)結(jié)果一致，這可能是因?yàn)轵韥喛苾?nèi)部的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系較為混亂，也與數(shù)據(jù)庫(kù)有限的物種有關(guān)[29].

總之，本研究通過(guò)對(duì)蝽科26個(gè)物種的tRNA和rRNA的比較分析發(fā)現(xiàn)，這兩類基因在物種的親緣關(guān)系及系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)分析上具有應(yīng)用價(jià)值，在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析時(shí)不應(yīng)該只考慮蛋白編碼基因，應(yīng)充分利用各種數(shù)據(jù)為昆蟲(chóng)的系統(tǒng)學(xué)研究提供更多的有效證據(jù).