High Mitochondrial Genome Diversity and Intricate Population Structure of  in Kyushu, Japan

Hanyong Zhang; Erika Okii; Eiji Gotoh; Susumu Shiraishi

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High Mitochondrial Genome Diversity and Intricate Population Structure of Bursaphelenchus xylophilus in Kyushu, Japan

oraz

| 17 paź 2018

Journal of Nematology

Tom 50 (2018): Zeszyt 3 (January 2018)

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Data publikacji: 17 paź 2018

Zakres stron: 281 - 302

DOI: https://doi.org/10.21307/jofnem-2018-034

Słowa kluczowe
Haplotype diversity, Genomics, Mitochondrial polymorphism, Pinewood nematode, Population structure, Sequence polymorphism.

© 2018 Hanyong Zhang et al., published by Sciendo

This work is licensed under the Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Location of the studied populations of Bursaphelenchus xylophilus (black dots) in Kyushu and the group of haplotype distribution of each population. The names of populations are written in code as indicated in Table 1. The classification of haplotypes is presented as in Figure 2.

Phylogentic tree for 33 mitochondrial haplotypes of Bursaphelenchus xylophilus containing 30 from Kyushu and 3 from previous studies was inferred by using the Maximum Likelihood (ML) method based on the Kimura 2-parameter model. Numbers under the branches represent support values from bootstrap replications of 1,000. Evolutionary distances greater than 0.0001 are shown above branches. Wide bars indicate the major clades clustering.

Neighbor-joining (NJ) tree diagram showing the genetic relationship that was determined using genetic distances of 12 populations. Numbers next to corresponding nodes indicate the branch lengths in the same units of the genetic distances that are computed based on the haplotype frequency for each population.

Sequence polymorphism and substitutions identified in the mitochondrial genome of Bursaphelenchus xylophilus.

						Substitution
			Sequence polymorphism			Nucleotide				Amino acid residue
Gene/region		Length^a (bp)	No. Indels	Indels/bp^b	No. SNPs	SNPs/bp^b	No. Ts^c	No. Tv^c	Ts^c/Tv^c ratio	No. Syns^d	No. Non-syns^d	Syn^d/Non-syn^d ratio
Protein-coding gene	cox1	1,156			39	1/30	35	4	8.8	34	5	6.8
	cox2	690			7	1/99	7	0	–	6	1	6.0
	nad3	342			6	1/57	5	1	5.0	4	2	2.0
	nad5	1,569			40	1/39	30	10	3.0	30	9	3.3
	nad6	435			13	1/33	11	2	5.5	11	2	5.5
	nad4L	234			5	1/47	4	1	4.0	5	0	–
	nad1	873			22	1/40	17	5	3.4	21	1	21.0
	atp6	417			7	1/60	5	2	2.5	7	0	–
	subtotal	5,716			139	1/41	114	25	4.6	118	20	5.9
tRNA	trnC	54			1	1/54	0	1	–
	trnM	54			1	1/54	0	1	–
	trnD	55
	trnG	54
	trnH	55
	trnA	55
	trnP	57
	trnV	57
	trnW	55
	trnE	55
	trnS	55			1	1/55	0	1	–
	trnY	63	1	1/63
	subtotal	669	1	1/669	3	1/223	0	3	–
rRNA	rrnL	937			7	1/134	4	3	1.3
	rrnS	697			6	1/116	3	3	1.0
	subtotal	1,634			13	1/126	7	6	1.2
Non-coding region	cox1-trnC	15	1	1/15	2	1/7.5	0	2	–
	trnC-trnM	7
	trnM-trnD	20
	trnD-trnG	3			1	1/3	1	0	–
	nad3-nad5	1
	rrnS-trnS	4
	subtotal	50	1	1/50	3	1/17	1	2	0.5
Total		8,060^e	2	1/4030	158	1/51	122	36	3.4	118	20	5.9

Haplotype distribution within in each population.

	Haplotype
Population	01	02	03	04	05	06	07	08	09	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25	26	27	28	29	30	Nh^a	Hd^b
Matsuura	16	3	1	3																											4	0.50
Karatsu			8	3	1	8	2	1	1	3																					8	0.82
Itoshima										1	1		20	3																	4	0.36
Yukuhashi										6			7	1																	3	0.60
Chikujo										3		1	8																		3	0.53
Amakusa													7	4	2	1	1	1	1	9	2										9	0.83
Shintomi	8																			1	14	1									4	0.57
Miyazaki	5																				21										2	0.32
Nichinan-N	4																				21	3									3	0.42
Nichinan-S	10																				15	1	1								4	0.57
Sendai																					21			2	1	1					4	0.30
Ibusuki		9	1	1																	4						7	2	1	1	8	0.80
Total	43	12	10	7	1	8	2	1	1	13	1	1	42	8	2	1	1	1	1	10	98	5	1	2	1	1	7	2	1	1		0.83
Frequency (%)	15.1	4.2	3.5	2.5	0.4	2.8	0.7	0.4	0.4	4.6	0.4	0.4	14.7	2.8	0.7	0.4	0.4	0.4	0.4	3.5	34.4	1.8	0.4	0.7	0.4	0.4	2.5	0.7	0.4	0.4

Pairwise genetic distances between the 12 populations examined based on haplotype frequency.

Population	Ma	Ka	It	Yu	Ch	Am	Sh	Mi	Ni-N	Ni-S	Se
Matsuura (Ma)
Karatsu (Ka)	0.570
Itoshima (It)	0.693	0.665
Yukuhashi (Yu)	0.703	0.738	0.144
Chikujo (Ch)	0.703	0.714	0.367	0.288
Amakusa (Am)	0.773	0.671	0.549	0.598	0.706
Shintomi (Sh)	0.560	0.771	0.693	0.703	0.703	0.465
Miyazaki (Mi)	0.570	0.916	0.752	0.714	0.714	0.752	0.347
North Nichinan (Ni-N)	0.549	0.809	0.703	0.693	0.693	0.673	0.144	0.203
South Nichinan (Ni-S)	0.560	0.752	0.693	0.703	0.703	0.652	0.223	0.347	0.144
Sendai (Se)	0.693	0.752	0.693	0.703	0.703	0.662	0.560	0.570	0.703	0.560
Ibusuki (Ib)	0.464	0.560	0.752	0.809	0.809	0.678	0.665	0.811	0.714	0.665	0.665

Nucleotide variations at 160 polymorphic sites in the 30 haplotypes (Ht) detected in Kyushu.

			Haplotype (Ht)
Gene / Region	Nucleotide position^a	Reference position^b	01	02	03	04	05	06	07	08	09	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25	26	27	28	29	30
cox1	40	447	A	T	T	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	T	.	T	.	T	T	.	T	.	.
	43	450	C	T	T	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	T	.	T	.	T	T	.	T	.	.
	61	468	G	A	A	.	.	.	.	.	.	A	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	A	.	A	.	A	A	.	A	.	.
	175	582	C	T	T	.	.	.	.	.	.	T	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	T	.	T	.	T	T	.	T	.	.
	202	609	T	C	C	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	C	.	C	.	C	.	.	C	.	.
	229	636	C	T	T	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	T	.	T	.	T	T	.	T	.	.
	231	638	C	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	T	T	.	T	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.
	253	660	C	T	T	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	T	.	T	.	T	T	.	T	.	.
	274	681	C	.	.	.	.	.	.	.	.	T	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.
	289	696	A	G	G	.	.	.	.	.	.	G	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	G	.	G	.	G	G	.	G	.	.
	292	699	T	C	C	.	.	C	.	.	.	C	C	C	C	C	C	C	C	C	C	C	C	.	C	.	C	C	.	C	.	.
	340	747	T	.	.	.	.	.	.	.	.	C	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.
	367	774	A	G	G	.	.	.	.	.	.	G	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	G	.	G	.	G	.	.	G	.	.
	394	801	G	A	A	.	.	.	.	.	.	A	.	.	.	.	.	.	A	.	.	.	A	.	A	.	A	A	.	A	.	.
	472	879	A	.	.	.	.	.	.	.	.	G	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.
	490	897	T	C	C	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	C	.	C	.	C	.	.	C	.	.
	511	918	T	C	C	.	.	.	.	.	.	C	.	.	.	.	.	.	C	.	.	.	C	.	C	.	C	.	.	C	.	.
	518	925	G	.	.	.	A	.	.	.	A	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.
	544	951	G	A	A	.	.	T	.	.	.	A	.	.	.	.	.	.	A	.	.	.	A	.	A	.	A	.	.	A	.	.
	556	963	T	A	A	.	.	.	.	.	.	A	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	A	.	A	.	A	.	.	A	.	.
	628	1035	A	.	.	.	.	.	.	.	.	G	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.
	634	1041	G	.	.	.	.	A	.	.	.	.	A	A	A	A	A	A	A	A	A	A	.	.	.	.	.	.	A	.	.	A
	682	1089	A	G	G	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	G	.	G	.	G	.	.	G	.	.
	703	1110	T	C	C	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	C	.	C	.	C	.	.	C	.	.
	724	1131	T	.	.	.	.	.	.	.	.	C	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.
	796	1203	A	G	G	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	G	.	G	.	G	.	.	G	.	.
	823	1230	A	G	G	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	G	.	G	.	G	.	.	G	.	.
	829	1236	T	.	.	.	.	.	.	.	.	C	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.
	868	1275	C	T	T	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	T	.	T	.	T	.	.	T	.	.
	877	1284	T	.	.	.	.	.	.	.	.	C	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.
	919	1326	C	T	T	.	.	.	.	.	.	T	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	T	.	T	.	T	.	.	T	.	.
	934	1341	G	A	A	.	.	.	.	.	.	A	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	A	.	A	.	A	.	.	A	.	.
	940	1347	T	.	.	.	.	.	.	.	.	C	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.
	961	1368	G	A	A	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	A	.	A	.	A	.	.	A	.	.
	1024	1431	A	G	G	.	.	.	.	.	.	G	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	G	.	G	.	G	.	.	G	.	.
	1072	1479	A	G	G	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	G	.	G	.	G	.	.	G	.	.
	1099	1506	A	.	.	.	.	.	.	.	.	C	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.
	1116	1523	A	G	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	G	.	.
	1122	1529	G	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	A	.	.	A
cox1-trnC	1160		A	–	–	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	-	.	.	.	.	–	.	–	.	–	.	.	–	.	.
	1161		T	–	–	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	-	.	.	.	.	–	.	–	.	–	.	.	–	.	.
	1162		A	–	–	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	-	.	.	.	.	–	.	–	.	–	.	.	–	.	.
	1163		A	–	–	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	-	.	.	.	.	–	.	–	.	–	.	.	–	.	.
	1166	1569	T	.	.	.	.	A	.	.	.	.	A	A	A	A	A	A	.	A	A	A	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.
	1168	1571	A	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	T	.	T	.	.	.	.
trnC	1216	1619	A	T	T	.	.	.	.	.	.	T	.	.	.	.	.	.	T	.	.	.	T	.	T	.	T	.	.	T	.	.
trnM	1233	1634	A	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	T	.	.	.	.	.	.	.
trnD-trnG	1364	1765	T	.	.	.	.	.	.	.	.	C	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.
cox2	1586	1987	A	G	G	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	G	.	G	.	G	.	.	G	.	.
	1688	2089	A	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	G	.	.	G
	1754	2155	C	.	.	.	.	.	.	.	.	T	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.
	1825	2226	C	T	T	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	T	.	T	.	T	T	.	T	.	.
	2015	2416	C	T	T	.	.	.	.	.	.	T	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	T	.	T	.	T	T	.	T	.	.
	2021	2422	G	A	A	.	.	.	.	.	.	A	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	A	.	A	.	A	A	.	A	.	.
	2036	2437	C	T	T	.	.	.	.	.	.	T	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	T	.	T	.	T	T	.	T	.	.
rrnL	2179	2579	A	G	G	.	.	.	.	.	.	G	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	G	.	G	.	G	.	.	G	.	.
	2182	2582	G	.	.	.	.	.	.	.	.	A	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.
	2324	2724	T	A	A	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	A	.	A	.	A	.	.	A	.	.
	2328	2728	G	.	.	.	.	.	.	.	.	A	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.
	2411	2812	T	A	A	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	A	.	A	.	A	A	.	A	A	.
	2450	2851	C	T	T	.	.	.	.	T	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	T	.	T	.	T	T	.	T	T	.
	2842	3242	T	A	A	.	.	.	.	.	.	A	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	A	.	A	.	A	.	.	A	.	.
nad3	3152	3552	T	.	.	.	.	.	.	.	.	C	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.
	3199	3599	A	T	T	.	.	.	.	.	.	T	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	T	.	T	.	T	T	.	T	.	.
	3221	3621	A	G	G	.	.	.	.	.	.	G	.	.	.	.	.	.	G	.	.	.	G	.	G	.	G	.	.	G	.	.
	3231	3631	A	G	G	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	G	.	G	.	G	.	.	G	.	.
	3242	3642	G	A	A	.	.	.	.	.	.	A	.	.	.	.	.	.	A	.	.	.	A	.	A	.	A	A	.	A	.	.
	3419	3819	G	A	A	.	.	.	.	.	.	A	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	A	.	A	.	A	.	.	A	.	.
nad5	3492	3892	T	.	.	.	.	.	.	.	.	C	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.
	3507	3907	G	T	T	.	.	.	T	.	.	.	.	.	.	T	T	.	.	T	.	.	T	T	T	.	T	T	.	T	.	T
	3515	3915	A	.	.	.	.	T	.	.	.	.	T	T	T	T	.	T	.	T	.	T	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.
	3516	3916	T	.	.	.	.	A	.	.	.	.	.	A	A	A	.	A	.	A	A	A	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.
	3549	3949	T	C	C	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	C	.	C	.	.	.	.	C	.	.
	3643	4043	C	T	T	.	.	T	.	.	.	T	T	T	T	T	T	T	T	T	T	T	T	.	T	.	T	T	T	T	T	T
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Summary information for populations in Kyushu.

Population	Code	N^a	No. of trees^b	Location	Prefecture
Matsuura	Ma	23	16	33.3°N, 129.7°E	Nagasaki
Karatsu	Ka	27	10	33.5°N, 129.9°E	Saga
Itoshima	It	25	25	33.6°N, 130.2°E	Fukuoka
Yukuhashi	Yu	14	14	33.7°N, 131.0°E	Fukuoka
Chikujo	Ch	12	12	33.7°N, 131.1°E	Fukuoka
Amakusa	Am	28	10	32.6°N, 130.4°E	Kumamoto
Shintomi	Sh	24	20	32.1°N, 131.5°E	Miyazaki
Miyazaki	Mi	26	20	31.9°N, 131.4°E	Miyazaki
North Nichinan	Ni-N	28	4	31.6°N, 131.4°E	Miyazaki
South Nichinan	Ni-S	27	20	31.6°N, 131.4°E	Miyazaki
Sendai	Se	25	20	31.8°N, 130.2°E	Kagoshima
Ibusuki	Ib	26	20	31.2°N, 130.6°E	Kagoshima

eISSN:: 2640-396X
Język:: Angielski

Częstotliwość wydawania:: Volume Open
Dziedziny czasopisma:: Life Sciences, other

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High Mitochondrial Genome Diversity and Intricate Population Structure of Bursaphelenchus xylophilus in Kyushu, Japan

Data publikacji: 17 paź 2018

Zakres stron: 281 - 302

DOI: https://doi.org/10.21307/jofnem-2018-034

Słowa kluczowe
Haplotype diversity, Genomics, Mitochondrial polymorphism, Pinewood nematode, Population structure, Sequence polymorphism.

© 2018 Hanyong Zhang et al., published by Sciendo

This work is licensed under the Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Figure 1

Figure 2

Figure 3

Sequence polymorphism and substitutions identified in the mitochondrial genome of Bursaphelenchus xylophilus.

Haplotype distribution within in each population.

Pairwise genetic distances between the 12 populations examined based on haplotype frequency.

Nucleotide variations at 160 polymorphic sites in the 30 haplotypes (Ht) detected in Kyushu.

Summary information for populations in Kyushu.

High Mitochondrial Genome Diversity and Intricate Population Structure of Bursaphelenchus xylophilus in Kyushu, Japan

Data publikacji: 17 paź 2018

Zakres stron: 281 - 302

DOI: https://doi.org/10.21307/jofnem-2018-034

Słowa kluczoweHaplotype diversity, Genomics, Mitochondrial polymorphism, Pinewood nematode, Population structure, Sequence polymorphism.

© 2018 Hanyong Zhang et al., published by Sciendo

This work is licensed under the Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Figure 1

Figure 2

Figure 3

Sequence polymorphism and substitutions identified in the mitochondrial genome of Bursaphelenchus xylophilus.

Haplotype distribution within in each population.

Pairwise genetic distances between the 12 populations examined based on haplotype frequency.

Nucleotide variations at 160 polymorphic sites in the 30 haplotypes (Ht) detected in Kyushu.

Summary information for populations in Kyushu.

Słowa kluczowe
Haplotype diversity, Genomics, Mitochondrial polymorphism, Pinewood nematode, Population structure, Sequence polymorphism.