研究背景

秆蝇，通称Grass flies或Frit flies，是双翅目鸟蝇总科中物种多样性最丰富的科。目前全世界已知203属，3000多种。秆蝇科昆虫体色呈现黑色或黄色并具有黑色至褐色斑。秆蝇成虫多访花，部分种类是重要的医学昆虫，可传播结膜炎和巴西紫癜热等疾病；幼虫食性多样，包括植食性、捕食性、寄生性、腐食性和粪食性的种类，其中植食性种类是禾本科作物和牧草的重要害虫。秆蝇科的单系性已被普遍接受，但内部亚科间的系统发育关系长期存在争议，且目前关于秆蝇科系统发育的研究全部集中在形态方面，还没有从分子角度出发的相关研究。来自华中农业大学刘晓艳副教授与中国农业大学杨定教授团队在 International Journal of Molecular Sciences 期刊发表了文章“Comparative Analysis of the Mitochondrial Genomes of Chloropidae and Their Implications for the Phylogeny of the Family”，系统分析了秆蝇科昆虫的线粒体基因组结构，并在亚科水平上进行了比较研究，同时探讨了秆蝇科各亚科间的系统发育关系 (图1)。该项研究对于理解秆蝇科昆虫的系统演化研究具有重要意义。

图1. 基于形态学数据的秆蝇各亚科间的系统发育关系。

研究过程与结果

作者选取了秆蝇科4个亚科的10个代表性的物种进行了线粒体基因组的测序、组装和注释；整合了已发表的秆蝇科线粒体基因组数据，分析并比较了14种秆蝇的线粒体基因组结构、核苷酸组成、替代和进化速率；并使用最大似然法和贝叶斯法重建了秆蝇科各亚科间的系统发育关系。研究结果表明，秆蝇科昆虫的线粒体基因组结构和核苷酸组成与双翅目昆虫一致，具有较高的保守性。亚科间比较分析发现，与其他亚科相比，秆蝇亚科具有较高的替代和进化速率。高度的替代积累和较快的遗传序列变化表明秆蝇科物种在相对较短的时间内经历了显著的遗传变化，秆蝇亚科可能发生了快速的多样化。系统发育结果验证了秆蝇科及4亚科的单系性，但是不同的数据集产生了4亚科间不同的系统发育结果，未能有效的解决秆蝇科内部亚科间的系统发育关系。

研究总结

本文首次对秆蝇科线粒体基因组进行了全面的分析，详细比较了线粒体基因组结构、核苷酸组成、替代和进化速率，发现秆蝇科的线粒体基因排列与其他双翅目昆虫相同。在秆蝇的线粒体基因组中发现了三个保守的基因间隔序列 (tRNAGlu和tRNAPhe，ND1和tRNASer(UCN)，ND5和tRNAHis)(图2)。各亚科的进化速率存在显著差异，秆蝇亚科的进化速率高于其他三个亚科。基于线粒体基因组数据重建了秆蝇科的系统发育关系，支持秆蝇科及各亚科的单系性。本研究未能明确4亚科间系统发育关系，推测这可能是由于秆蝇科昆虫的快速演化有关，但研究结果为该科的系统发育和进化提供了有价值的见解。

图2. 秆蝇科昆虫线粒体基因组中三个保守基因间隔区序列的核苷酸使用情况。

原文出自 IJMS 期刊

Liu, J.; Chen, J.; Cai, X.; Yang, D.; Li, X.; Liu, X. Comparative Analysis of the Mitochondrial Genomes of Chloropidae and Their Implications for the Phylogeny of the Family. Int. J. Mol. Sci. 2024, 25, 2920.https://www.mdpi.com/1422-0067/25/5/2920

IJMS 期刊介绍

主编：Maurizio Battino, Marche Polytechnic University, Italy

期刊发表生物化学与分子生物学、生物材料、生物物理、生物医学、化学和纳米科学等分子相关领域研究，已被 Scopus、SCIE (Web of Science)、PubMed 等数据库收录。

2023 Impact Factor：4.9

2023 CiteScore：8.1

Time to First Decision：16.3 Days

Acceptance to Publication：2.6 Days