基于mtDNA COⅠ、COⅡ和rDNA ITS2多基因條形碼的西花薊馬鑒定及遺傳結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、西花薊馬Frankliniella occidentali隸屬于纓翅目Thysanoptera，薊馬科Thripidae，是一種世界性農(nóng)業(yè)害蟲和檢疫對(duì)象，給我國(guó)蔬菜、花卉和果樹產(chǎn)業(yè)造成了極大威脅。種群的遺傳多樣性和遺傳結(jié)構(gòu)可以反映物種基因組成的總體遺傳特征及群體在時(shí)間和空間上的分布格局，通過(guò)開展種群遺傳學(xué)研究，揭示出物種或種群的起源和分化歷史，可為分析其進(jìn)化潛力、環(huán)境適應(yīng)性以及制定精準(zhǔn)的綜合防控措施等提供理論依據(jù)。本研究以入侵害蟲西花薊

2、馬的溫室品系和羽扇豆品系為對(duì)象，以線粒體基因mtDNA COⅠ、COⅡ和核基因rDNA ITS2為靶標(biāo)，采用DNA條形碼技術(shù)，研究構(gòu)建西花薊馬多基因條形碼鑒定技術(shù)體系;據(jù)此，從種群遺傳學(xué)角度出發(fā)，研究了地理差異、寄主植物、農(nóng)田耕作地和非耕作地等環(huán)境條件下西花薊馬的種群遺傳多樣性與遺傳結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，主要研究結(jié)果如下:
　　(1)西花薊馬多基因條形碼鑒定技術(shù)研究:本研究選擇mtDNA COⅠ、COⅡ與rDNA ITS2基因?yàn)榉肿訕?biāo)記，以中

3、國(guó)范圍內(nèi)10個(gè)不同地區(qū)采集的西花薊馬及其近緣種花薊馬為對(duì)象，評(píng)價(jià)3種基因在鑒定西花薊馬溫室品系和羽扇豆品系中的有效性。結(jié)果顯示，3種基因均能準(zhǔn)確分離西花薊馬和花薊馬。而對(duì)于西花薊馬溫室品系和羽扇豆品系，當(dāng)以mtDNA COⅠ、COⅡ?yàn)榘袠?biāo)時(shí)，兩品系間的平均遺傳距離分別為0.035和0.036，品系間遺傳距離分別是品系內(nèi)的12.9和11.3倍，且品系間與品系內(nèi)無(wú)重疊，系統(tǒng)發(fā)育樹上均單獨(dú)聚為一支，表明兩種基因完全可作為兩品系鑒定的依據(jù);當(dāng)以

4、rDNA ITS2為靶標(biāo)時(shí)，西花薊馬的兩種品系只是堿基序列變異位點(diǎn)較少的兩類單倍型，兩品系間的平均遺傳距離為0.006，品系間遺傳距離僅是品系內(nèi)遺傳距離的1.5倍，盡管品系間與品系內(nèi)的遺傳距離并無(wú)重疊，但系統(tǒng)發(fā)育樹上卻無(wú)法單獨(dú)聚為一支，因此可能導(dǎo)致鑒定結(jié)果不準(zhǔn)確。研究結(jié)果為西花薊馬不同品系的準(zhǔn)確分離鑒定和開展生物學(xué)試驗(yàn)提供技術(shù)支撐。
　　(2)西花薊馬不同地理種群遺傳結(jié)構(gòu)和遺傳多樣性研究。利用mtDNA COⅠ、COⅡ和rDNAI

5、TS2對(duì)我國(guó)21個(gè)地理種群的西花薊馬種群遺傳多樣性進(jìn)行分析，結(jié)果顯示，總體上西花薊馬各地理種群的遺傳多樣性相對(duì)偏低，入侵過(guò)程可能正處于“瓶頸效應(yīng)”過(guò)后積累遺傳變異和產(chǎn)生適應(yīng)性進(jìn)化的時(shí)滯階段。中性檢驗(yàn)和核苷酸錯(cuò)配分析都表明西花薊馬種群在過(guò)去較近的歷史時(shí)期內(nèi)沒(méi)有出現(xiàn)明顯的擴(kuò)張事件，種群大小整體保持穩(wěn)定。3種基因估測(cè)的種群遺傳分化指數(shù)存在差異，mtDNA COⅠ、COⅡ基因顯示西花薊馬各種群間存在較低水平的遺傳分化，而核基因ITS2則顯示各種

6、群基因交流充分，不存在遺傳分化，其原因可能與線粒體基因與核基因的進(jìn)化速率不一致有關(guān)。根據(jù)采樣點(diǎn)的地理環(huán)境和氣候特點(diǎn)將所有種群劃分為西南地區(qū)、西北地區(qū)、東北地區(qū)及北方地區(qū)等四個(gè)組進(jìn)行AMOVA分析，3種基因的結(jié)果都顯示西花薊馬群體的遺傳變異主要來(lái)自于種群內(nèi)部的個(gè)體之間，區(qū)域間的變異以及區(qū)域內(nèi)種群間的變異在總變異組分中的權(quán)重較小;區(qū)域間種群的遺傳差異不顯著，表明我國(guó)西花薊馬種群的遺傳分化并未明顯受地理隔離的影響。單倍型分布頻率及系統(tǒng)進(jìn)化關(guān)系

7、分析也表明，種群的遺傳結(jié)構(gòu)未形成明顯的地理分布格局。
　　(3)西北地區(qū)西花薊馬五種常見寄主植物種群線粒體基因遺傳多樣性。以mtDNA COⅠ、COⅡ基因?yàn)榉肿訕?biāo)記，對(duì)采自我國(guó)西北地區(qū)9個(gè)采樣點(diǎn)的辣椒、茄子、蜀葵、月季和美人蕉等5種常見寄主植物上的西花薊馬種群進(jìn)行遺傳多樣性及遺傳結(jié)構(gòu)研究，結(jié)果顯示，采自辣椒和茄子上的西花薊馬種群遺傳多樣性相對(duì)較低，而采自蜀葵、月季和美人蕉的種群遺傳多樣性則相對(duì)較高。種群固定指數(shù)Fst和基因流Nm值

8、顯示各寄主植物種群間基因交流充分，尚未發(fā)生明顯的遺傳分化;AMOVA分析顯示，遺傳變異主要來(lái)自種群內(nèi)部，單倍型分布頻率及系統(tǒng)進(jìn)化關(guān)系發(fā)現(xiàn)西花薊馬的溫室品系在所有寄主上均有發(fā)生，而羽扇豆品系則主要發(fā)生在多年生寄主植物上，且基于兩種基因的分析結(jié)果完全一致。
　　(4)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中耕作地與非耕作地西花薊馬寄主植物種群的遺傳多樣性。以mtDNA COⅠ基因?yàn)榉肿訕?biāo)記，對(duì)采自張掖地區(qū)耕作地和非耕作地兩種土地類型的辣椒、茄子、西葫蘆、番茄、

9、龍葵、曼陀羅、枸杞、牽?；ā⑻镄?、蜀葵等10種寄主植物上的西花薊馬種群進(jìn)行遺傳多樣性及遺傳結(jié)構(gòu)研究，結(jié)果顯示，采自耕作地的辣椒、茄子、西葫蘆、番茄等栽培植物上的西花薊馬種群?jiǎn)伪缎蛿?shù)量、單倍型多樣性以及核苷酸多樣性等遺傳多樣性指標(biāo)均較低，而采自非耕作地的龍葵、曼陀羅、枸杞、牽?；ā⑻镄?、蜀葵等野長(zhǎng)植物上的種群遺傳多樣性則相對(duì)較高。種群固定指數(shù)Fst和基因流Nm值顯示總體上西花薊馬各寄主植物種群間基因交流充分，無(wú)明顯遺傳分化。AMOVA