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Alpheus digitalis De Haan, 1844（十足目：Alpheidae）的完整线粒体基因组
《Mitochondrial DNA Part B》：The complete mitochondrial genome of Alpheus digitalis De Haan, 1844 (Decapoda: Alpheidae)
【字体： 大 中 小 】 时间：2026年03月09日 来源：Mitochondrial DNA Part B 0.5
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本研究测定并解析了十足目藻蟹科捕虾蟹Alpheus digitalis完整的线粒体基因组，通过系统发育重建阐明其进化关系。
弹跳虾 Alpheus digitalis De Haan, 1844 是阿尔菲虾科（Alpheidae）中具有商业价值的渔业资源。在这项研究中，我们对 A. digitalis 的完整线粒体基因组进行了测序和表征，并通过系统发育重建来阐明其进化关系。该基因组长度为 15,735 bp，包含 13 个蛋白质编码基因（PCGs）、22 个转运 RNA 基因（tRNAs）、2 个核糖体 RNA 基因（rRNAs）和 1 个 D-Loop 控制区域，具有明显的 A+T 偏倚（60.66%）。基于 13 个 PCGs 的系统发育分析强有力地支持 A. digitalis 与 Alpheus hoplocheles 为姐妹群的关系。这些发现为研究虾类的系统基因组学、分类学和进化提供了重要的基因组资源。
弹跳虾 Alpheus digitalis De Haan, 1844 属于十足目（Decapoda）、甲壳亚目（Caridea）和阿尔菲虾科（Alpheidae），是一种在分类学和生态学上都非常重要的海洋甲壳动物（Sha 等人，引用2019）。Alpheus 属是形态、生态和行为上多样性最高的群体之一，广泛分布于热带和亚热带的浅海区域（Nomura 和 Anker 引用2005；Soledade 等人 引用2017；Zhong 等人 引用2019）。关于 Alpheus 内部的系统发育关系存在争议，特别是某些支系是否代表隐秘物种复合体或不同的谱系（Wang 等人 引用2020）。需要更多证据来确定其分类地位，而不仅仅是依赖传统的形态学特征（Williams 等人 引用2001；Hurt 等人 引用2021）。线粒体基因组有助于详细研究十足类动物的进化动态（Shen 等人 引用2012）。然而，目前公共数据库中只有少数 Alpheus 物种的完整线粒体数据（Zhong 等人 引用2019；Yang 等人 引用2025），因此对该属的遗传信息仍然有限。值得注意的是，A. digitalis 和其近亲 Alpheus hoplocheles 之间存在分类学上的模糊性，部分原因是由于它们的形态相似性和有限的分子数据（Williams 等人 引用2001；Wang 等人 引用2020）。在这项研究中，我们确定了 A. digitalis 的完整线粒体基因组，并进行了系统发育分析以明确其在属内的位置。
Alpheus digitalis 标本采集于中国福建省兴化湾（25°23.99′N, 119°26.64′E），时间为 2023 年 11 月 25 日（）。标本在处理前保存于 -80°C。提取 DNA 时，将其解冻并从腿部组织中分离出基因组 DNA。提取后，标本用 70% 乙醇保存。标本存放在自然资源部的第三海洋研究所（https://www.tio.org.cn/OWUP/index.html，联系人：Sujing Fu，邮箱：fusujing@tio.org.cn），编号为 TIO-DAAD2023001。使用 Universal Genomic DNA Kit（CoWin Biosciences，中国）按照制造商的协议从标本的胸腹肌组织中提取总基因组 DNA。DNA 样本经过凝胶电泳，并使用自动凝胶成像分析仪评估其完整性。DNA 文库构建后，在 Illumina NovaSeq 6000 平台上进行测序（PE150）。
图 1. Alpheus digitalis 的标本照片。图片由 Shuyi Zhang 拍摄。
原始测序数据使用 fastp v0.23.2（Chen 等人 引用2018）进行处理，以去除接头序列和低质量读段。使用 SPAdes v3.15.2（Prjibelski 等人 引用2020）将总共 21,303,800 个配对末端读段组装成 A. digitalis 的线粒体基因组。使用 MITOS2 WebServer（Bernt 等人 引用2013）对生成的环状线粒体基因组进行注释。注释通过 ORF Finder 和 BLASTX 鉴定蛋白质编码基因（PCGs），使用 Barrnap v0.9（网址：https://github.com/tseemann/barrnap）鉴定 rRNAs，使用 tRNAscan-SE v2.0（Lowe 和 Chan 引用2016）鉴定 tRNAs。线粒体基因组图谱使用 OGDRAW v1.3.1（Greiner 等人 引用2019）可视化。
使用六个阿尔菲虾科（Alpheidae）物种的完整线粒体基因组以及一个潘达拉斯虾科（Pandalidae）物种作为外群，构建了最大似然（ML）系统发育树。从所有七个物种中提取了 13 个线粒体 PCGs，并使用 MAFFT v7.310（Katoh 和 Standley 引用2013）进行了多重比对分析。使用 Gblocks v0.91b（Talavera 和 Castresana 引用2007）修剪了比对效果较差的区域，并将所有比对结果合并成一个超级基因。使用 ModelFinder v2.2.0（Kalyaanamoorthy 等人 引用2017）确定最适合的模型，然后使用 IQ-TREE v2.2.0（Nguyen 等人 引用2015）生成 ML 树，并进行了 1000 次自助法复制。为了进一步验证 A. digitalis 和 A. hoplocheles 之间的短分支，我们还使用了 MrBayes v3.2.7（Ronquist 等人 引用2012）进行了贝叶斯推断（BI）分析。进行了两次独立运行，每次使用四个马尔可夫链蒙特卡洛（MCMC）链，每个链运行 2 × 10^6 代，每 100 代采样一次。前 25% 的运行结果被丢弃作为烧录期。系统发育树使用在线工具 iTOL v7（Letunic 和 Bork 引用2007）可视化。使用 MEGAX（Kumar 等人 引用2018）计算了 A. digitalis 和其最近亲缘物种 A. hoplocheles 之间的 13 个串联 PCGs 的成对核苷酸差异。
A. digitalis 的线粒体基因组长度为 15,735 bp（），平均读段映射深度为 129×（图 S1）。该基因组编码了典型的 37 个后生动物基因，包括 13 个 PCGs、22 个 tRNAs、2 个 rRNAs 和 1 个 D-Loop 控制区域（）。从结构上看，A. digitalis 的线粒体基因组组织紧凑，最大的基因间间隔仅为 tRNA-Glu 和 tRNA-Ser 之间的 19 bp。此外，整个基因组有 10 个重叠区域，每个区域的长度在 1 到 16 bp 之间。线粒体基因组的整体碱基组成估计为 A 33.14%、T 27.52%、C 25.61%、G 13.73%，A+T 含量为 60.66%，这与已发表的阿尔菲虾科线粒体基因组的 A+T 含量范围一致（Qian 等人 引用2011；Shen 等人 引用2012）。九个 PCGs（即 nad2、nad3、nad6、atp6、atp8、cox1、cox2、cox3 和 cob）编码在重链上，而其余四个基因（即 nad1、nad4、nad4l 和 nad5）编码在轻链上。我们的系统发育分析显示 A. digitalis 和 A. hoplocheles 的进化关系最为密切，形成姐妹群（）。值得注意的是，这两个物种之间的分支是整个树中最短的，但它们的姐妹群关系在最大似然和贝叶斯推断分析中都得到了最大支持（图 S2）。直接比较 13 个串联的蛋白质编码基因后发现 A. digitalis 和 A. hoplocheles 之间有 22 个核苷酸差异。
图 2. Alpheus digitalis 的线粒体基因组。注释的基因根据功能类别着色。外部的基因顺时针方向转录，而内部的基因逆时针方向转录。
