基于线粒体基因组不同基因结构模式的异孔亚派蟹类系统学研究

There are controversies about taxonomic status of some families and superfamilies of Heterotremata. In order to understand the phylogenetic relationship of this important crab group, this study will create a new phylogenetics method based on different gene composition models of mitochondria of some Heterotremata crabs which taxonomic status are clear. The research specification corresponding to the new method will also be set up. The project will compare the advantages and disadvantages of the new method with other phylogenetic method, and their respective applicable scope will be revealed. . The phylogenetic relationships among some families and superfamilies of this subsection remain unclearly. The present project is to carry on a detailed study of taxonomy and phylogeny of Heterotremata species by the new phylogenetic method created by ourselves based on our pilot study. Morphological methods and other molecular biological data such as unclear gene sequences will also be adopted in this project, in hoping of discovering the composition structure of Heterotremata and the relationships among different subsections, getting comprehensive understanding of the phylogenetic relationships of families and superfamilies in Heterotremata, exploring the phylogenetic status of Pinnotheroidea, Hymenosomatoidea, Hexapodoidea and Palicoidea in the section. The results of this study will establish possibly taxonomic hierarchy of groups in Heterotremata and provide a new phylogenetic method based on different gene composition models of mitochondria.

异孔亚派系统学研究中存有许多争议，尝试采用蟹类线粒体基因组不同基因结构模式作为系统学研究指标，并据此完成基于这一特征的新的分子系统学研究方法。选择异孔亚派蟹类中在系统学上没有争议的类群，研究其线粒体基因组不同基因结构模式，挖掘和分析其所包含的系统学信息，创建基于线粒体基因组这一信息的新的蟹类系统学分析法，并建立起相应的研究规范；比较该方法同其他系统学研究方法的优缺点，并探讨各自的适用范围。. 针对异孔亚派蟹类系统学研究中的诸多问题，用一种全新的方法，即基于线粒体基因组不同基因结构模式的蟹类系统学分析法，对此开展研究，辅以核基因和形态特征信息，完成异孔亚派蟹类的系统学研究。探讨异孔亚派的组成及其同其他亚派的相互关系，以及异孔亚派不同总科和科的分类地位；研究异孔亚派蟹类划分的分子标记和形态学标准；澄清豆蟹总科、膜壳蟹总科、六足蟹总科和扁蟹总科的归属，以及它们分别与不同总科蟹类的亲缘关系。

国家自然科学基金“基于线粒体基因组不同基因结构模式的异孔亚派蟹类系统学研究”（31672267），在四年的实施过程中，课题组严格按照国家自然科学基金《资助项目计划书》和《申请书》的要求进行实施。目前已发表SCI论文28篇，申请专利4项，授权3项。对中国沿海的蟹类标本进行了采集，标本主要类属于绵蟹总科、梭子蟹总科、溪蟹总科等22个总科，对不同蟹类线粒体基因测序和注释，研究了蟹类线粒体基因组不同基因结构模式，基于线粒体基因组数据探讨了异孔亚派蟹类系统学。研究发现蟹类线粒体基因组的长度大体在16,000bp左右，与其它后生动物相似，蟹的线粒体基因组都是双链闭合环状分子，包含经典的37个基因，分别是13个蛋白质编码基因、22个tRNA 基因和2个rRNA基因。除此之外，还包含一个控制区域。蟹的线粒体基因组表现出明显的AT偏向性，A+T的含量要明显的高于G+C的含量。大多数蟹类蛋白质编码基因是以标准的ATN为起始密码子。少部分如长足长方蟹的nad4基因是以GTG为起始密码子。cox1基因均是以ATG为起始密码子。在蛋白质编码基因中，使用最频繁的氨基酸为Phe、Leu和Ile，在二倍和四倍兼并密码子中，NNA和NNT的使用频率要远远大于NNC和NNG，这与线粒体基因组的AT偏向性一致。通过蟹类线粒体全基因组数据，支持真短尾派 (Eubrachyura)中设蛙蟹亚派（Raninoida）；并首次提出建立溪蟹亚派（Potamoida）。这样真短尾派 (Eubrachyura) 中共分为4个亚派，即蛙蟹亚派（Raninoida）、异孔亚派（Heterotremata）、溪蟹亚派（Potamoida）和胸孔亚派（Thoracotremata）。.在动物全基因组研究中，第一次破解了两种蟹类，中华绒螯蟹和三疣梭子蟹，的全基因组，中华绒螯蟹基因组大小为1.27 Gb，Contig序列 N50为3.19 Mb，并且发现其GC含量为43%，比其他节肢动物高。重复序列在基因组中占61.42%，有22,619个绒螯蟹蛋白编码基因被功能注释。三疣梭子蟹其基因组大小为1.00 Gb，片段重叠群N50的长度为 4.12 Mb，被注释到16796个蛋白编码基因，整个基因组的重复序列是54.52%。通过最新的高通量染色质构象捕获技术鉴定出三疣梭子蟹染色体为50对。.