棉鈴蟲(chóng)和煙青蟲(chóng)性信息素差異的遺傳機(jī)制.pdf

1、近緣種及同種不同品系間的生殖隔離現(xiàn)象一直是物種形成研究的熱點(diǎn)。鱗翅目許多昆蟲(chóng)往往具有相同類(lèi)型的性信息素化合物，并通過(guò)改變各組分的比例實(shí)現(xiàn)種間生殖隔離。近年來(lái)，陸續(xù)報(bào)道了一些涉及蛾類(lèi)性信息素產(chǎn)生及其遺傳結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的研究，這些工作對(duì)闡明生殖隔離遺傳變化的規(guī)律提供了重要的信息。然而，在進(jìn)化過(guò)程中，由性信息素的改變導(dǎo)致的近緣物種形成的遺傳機(jī)制尚不清楚。
　　棉鈴蟲(chóng)（Helicoverpa armigera）和煙青蟲(chóng)（Helicoverpa

2、assulta）是鱗翅目(Lepidoptera)夜蛾科(Noctuidae)兩種重要的農(nóng)業(yè)害蟲(chóng)。棉鈴蟲(chóng)為高度雜食性昆蟲(chóng)，危害20科近200種植物，加之其強(qiáng)大的繁殖力和廣泛的分布性，致使其一直成為農(nóng)業(yè)害蟲(chóng)防治的難點(diǎn)，而煙青蟲(chóng)為寡食性昆蟲(chóng)，主要危害茄科植物，但其危害性和破壞力也同樣不容小覷。棉鈴蟲(chóng)和煙青蟲(chóng)的幼蟲(chóng)和成蟲(chóng)在形態(tài)結(jié)構(gòu)上都非常相似，很難辨認(rèn)。有研究表明棉鈴蟲(chóng)雌蟲(chóng)性信息素成分主要以順-11-十六碳烯醛((Z)-11-hexadece

3、nal，Z11-16∶Ald)為主，而煙青蟲(chóng)的性信息素成分主要以順-9-十六碳烯醛((Z)-9-hexadecenal，Z9-16∶Ald)為主，棉鈴蟲(chóng)和煙青蟲(chóng)中Z11-16∶Ald/Z9-16∶Ald比例正好相反。自然條件下，二者通過(guò)釋放不同比例的性信息素組分完成種內(nèi)化學(xué)通訊，實(shí)現(xiàn)種間生殖隔離。并且二者之間可雜交和回交，因此是研究性信息素通訊系統(tǒng)遺傳差異的絕佳模型。
　　本研究通過(guò)兩近緣種棉鈴蟲(chóng)和煙青蟲(chóng)單對(duì)雜交和回交，分析親本、

4、雜交和回交雌蛾性信息素組分，系統(tǒng)研究?jī)山壏N性信息素比例差異的內(nèi)在遺傳機(jī)制。
　　首先，分別剪取棉鈴蟲(chóng)和煙青蟲(chóng)性腺，采用正己烷浸提，進(jìn)而通過(guò)GC-MS的選擇離子方法，分別測(cè)定了棉鈴蟲(chóng)和煙青蟲(chóng)雌蛾性信息素主要組分Z11-16∶Ald和Z9-16∶Ald，證實(shí)了棉鈴蟲(chóng)性信息素以Z11-16∶Ald為主，Z11-16∶Ald/Z9-16∶Ald為96∶4，而煙青蟲(chóng)性信息素以Z9-16∶Ald為主，Z11-16∶Ald/Z9-16∶Ald

5、為4∶96，為本論文的后續(xù)研究奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
　　然后，開(kāi)展棉鈴蟲(chóng)和煙青蟲(chóng)雜交和回交實(shí)驗(yàn)，測(cè)定雜交代和回交代雌蛾的性信息素表型，統(tǒng)計(jì)符合棉鈴蟲(chóng)和煙青蟲(chóng)性信息素表型的雜交代和回交代個(gè)數(shù)，推斷棉鈴蟲(chóng)和煙青蟲(chóng)性信息素差異的遺傳基礎(chǔ)。煙青蟲(chóng)雌性與棉鈴蟲(chóng)雄性單對(duì)雜交(SR)，產(chǎn)生兩性子代，雜交代(SR)雌蛾性信息素都表現(xiàn)為棉鈴蟲(chóng)表型;當(dāng)雜交代(SR)雌蛾與棉鈴蟲(chóng)(R)雄蛾回交時(shí)，回交代（SRR）雌性性信息素均以Z11-16∶Ald為主，

6、表現(xiàn)為棉鈴蟲(chóng)表型;當(dāng)雜交代(SR)雌蛾與煙青蟲(chóng)(S)雄蛾回交時(shí)，回交代(SRS)雌性個(gè)體出現(xiàn)兩種性信息素表型，表型一為以Z11-16∶Ald為主，表現(xiàn)為棉鈴蟲(chóng)表型，表型二為以Z9-16∶Ald為主，表現(xiàn)為煙青蟲(chóng)表型，且二者個(gè)體數(shù)量比例為1∶1。當(dāng)棉鈴蟲(chóng)雌性和煙青蟲(chóng)雄性單對(duì)兒雜交時(shí)，雜交代(RS)全部為雄性。當(dāng)雜交代(RS)雄蛾與棉鈴蟲(chóng)雌蛾(R)回交時(shí)，回交代RSR)雌蛾性信息素均以Z11-16∶Ald為主，表現(xiàn)為棉鈴蟲(chóng)表型，而當(dāng)雜交代(

7、RS)雄蛾與煙青蟲(chóng)(S)雌蛾回交時(shí)，回交代(RSS)雌蛾性信息素表型發(fā)生分離，表現(xiàn)為兩種表型:表型一為以Z11-16∶Ald為主，表現(xiàn)為棉鈴蟲(chóng)表型，表型二為以Z9-16∶Ald為主，表現(xiàn)為煙青蟲(chóng)表型，且兩表型個(gè)體數(shù)量比例接近1∶1。兩個(gè)方向的雜交和回交實(shí)驗(yàn)證明棉鈴蟲(chóng)和煙青蟲(chóng)性信息素比例差異是由單基因控制的顯隱性遺傳。
　　進(jìn)而，我們運(yùn)用DNA-AFLP技術(shù)對(duì)親代、雜交代和回交代進(jìn)行性信息素比例差異基因定位。通過(guò)DNA提取、酶切、連

8、接、擴(kuò)增和進(jìn)一步特異性擴(kuò)增，再結(jié)合以表型的數(shù)據(jù)，我們共獲得了5個(gè)分子標(biāo)記。通過(guò)對(duì)5個(gè)典型標(biāo)記切膠回收并測(cè)序，分別得到了其對(duì)應(yīng)的核苷酸序列，為后續(xù)基因克隆和定位奠定了基礎(chǔ)。
　　綜上，本研究利用兩近緣種棉鈴蟲(chóng)和煙青蟲(chóng)單對(duì)雜交和回交，分析親本、雜交代和回交代雌蛾性信息素組分比例，利用DNA-AFLP分子標(biāo)記技術(shù)，通過(guò)棉鈴蟲(chóng)和煙青蟲(chóng)雜交譜系的遺傳學(xué)研究，探究了棉鈴蟲(chóng)和煙青蟲(chóng)性信息素比例顛倒的遺傳基礎(chǔ)，探討了種間隔離機(jī)制，揭示了重要害蟲(chóng)（