蜜蜂科线粒体基因组系统发育证实准蜂科的基础地位和单系性

蜜蜂科线粒体基因组系统发育证实准蜂科的基础地位和单系性

蜜蜂（Anthophila）是授粉生态系统服务的关键分类单元并因此受到了极大的科学关注。已知的2万多种蜜蜂被分为7个科。然而，蜜蜂科之间的关系并不完全清楚，特别是准蜂科的地位及其单系性在过去已经被讨论过。在这里，我们介绍了最全面的蜜蜂线粒体基因组系统发育，包括来自2个亚科和3个族的5个准蜂科成员。我们的研究结果表明，准蜂科是单系的，并进一步支持了它们的基础地位。尽管这些数据也支持两个亚科，但不符合当前的族分配。我们的结果显示，尽管转录组和全基因组数据取得了进展，但线粒体数据对重建系统发育仍具有价值。

值得注意的是，该研究采用BioEcho的EchoLUTION血液DNA高产提取试剂盒提取蜜蜂基因组DNA并用于后续文库的构建。

该研究首先对4个蜜蜂线粒体基因组进行比对并构建进化模型。4种蜜蜂Dasypoda hirtipes、Melitta schultzei、Capicola nanula和Samba griseonigra的线粒体基因组长度分别为18594、20324、15884和16978bp。全部由13个蛋白质编码基因（PCGs）、22个tRNA基因、2个rRNA基因和非编码线粒体控制区组成。对13个线粒体蛋白编码基因和两个线粒体rRNA基因的最终比对长度为15468个碱基对（bp），其中2821个bp被Gblocks排除（表1）。

分区查找器分析建议使用四个分区，他们分别对应蛋白质编码基因的第一密码子位置（GTR + G）、第二密码子位置（GTR + G）和第三密码子位置（GTR + G）以及rRNA基因的组合区茎环区（GTR + G）。

表1 系统发育分析中包含的基因长度和通过Gblocks排除的位置

随后，该研究进行了系统进化树分析，结果显示，蜜蜂是具有最大支持的单系分支。在所有的分析中，五个准蜂系Dasypoda hirtipes、Melitta schultzei、Capicola nanula、Samba griseonigra和Rediviva intermixta形成了具有最大支持的单系分支（表1）。同样，在大多数分析中，所有其他蜜蜂科都是单系的，具有较高的支持值。准蜂科被定位为包括所有其他科在内的无支持分支的姐妹群。短舌蜂（Andrenidae，Halictidae和 Colletidae，BS [ML]:100，BS [MP]:87）和长舌蜂（具有最大支持的Apidae和Megachilidae）均为高支持的单系群。然而，这三个短舌蜂科之间的关系并没有得到解决（表1）。

表1 通过对13个线粒体蛋白质编码基因和两个线粒体核糖体RNA基因的分析，显示了蜜蜂之间关系的最大似然树。节点上的值表示最大似然性（左）和最大简约性（右）bootstrap值。只有bootstrap值为≥50的节点才会被注释

总的来说，该研究提供了迄今为止最全面的蜜蜂线粒体基因组系统发育，首次包括超过一个蜜蜂科的成员，其样本选取包括了两个亚科和三个族的五个属。分析结果证实包括准蜂科在内的所有被研究的蜜蜂科的单系性，并进一步支持准蜂科作为所有其他蜜蜂的姐妹群的地位。