7種紫膠蟲的系統發(fā)育與分子進化分析（Homoptera：Tachardiidae）.pdf

1、紫膠蟲是一種具有重要經濟價值的資源昆蟲，屬同翅目Homoptera,蚧總科Cocoidea,膠蚧科Lacciferidae，膠蚧屬Kerria，主要分布于印度、泰國、緬甸、中國、老撾、孟加拉國、巴基斯坦、越南等國熱帶和亞熱帶地區(qū)。全世界鑒定到種的紫膠蟲有19種，本論文采用支序分類、染色體核型分析、核型似近系數的聚類分析和隨機擴增多態(tài)性DNA(RAPD)分子標記、28SrRNA、EF1α基因序列分析等技術分別從形態(tài)、細胞和分子三個層次較為

2、系統地研究了7種生產用紫膠蟲的系統發(fā)育關系。 1.形態(tài)學研究：選擇肛突長度、膊背抬起的高度等22個形態(tài)特征，以7種紫膠蟲為內群，以格氏紫膠蟲、楊梅翠膠蚧與白色角膠蚧作為復合外類群，進行支序分析，得到7種紫膠蟲系統發(fā)育關系圖。 從拓撲結構可以看出，中華紫膠蟲形態(tài)特征較為特殊，首先從群體中分歧出來；其它6種紫膠蟲又分成兩大支系：信德紫膠蟲、紫膠蚧具有緊密的姐妹群關系，匯聚在一起形成一個進化枝；在另一個支系中，尼泊爾紫膠蟲最早

3、從群體中分離出來，而田紫膠蟲和云南紫膠蟲關系更近，形成姐妹群再與普薩紫膠蟲聚合。 2.染色體研究：使用空氣干燥法進行染色體制片，在光學顯微鏡下分別觀察7種紫膠蟲的染色體形態(tài)，并統計染色體數量(2n=18)。通過專業(yè)軟件IM50測量和計算染色體參數，對7種紫膠蟲分別進行核型分析，比較各種間染色體的形態(tài)結構特征，建立每個蟲種的核型模式圖。 使用核型似近系數的聚類分析軟件，計算出每兩種紫膠蟲之間的核型似近系數λ值與核型進化距離

4、，用不加權算術平均組對法(UPGMA)進行聚類分析，并根據聚類結果建立將7種紫膠蟲的聚類圖，7個蟲種分別歸屬為Ⅰ、Ⅱ兩大分支：在第Ⅰ分支中，田紫膠蟲與云南紫膠蟲在λ=0.9688處首先聚為一類，這說明兩個蟲種的核型同源性最大，親緣關系最近。信德紫膠蟲與紫膠蚧核型似近系數λ為0.9533，親緣關系緊密，聚在一起形成姐妹群。中華紫膠蟲與田紫膠蟲、云南紫膠蟲的進化距離最近，三者聚合后再同信德紫膠蟲與紫膠蚧形成姐妹群匯聚，形成第Ⅰ枝系。在第Ⅱ分

5、支中，尼泊爾紫膠蟲與普薩紫膠蟲的核型似近系數為0.9441，構成姐妹群，這兩個蟲種與其它5種紫膠蟲親緣關系較遠，從群體中分歧出來，形成單獨的枝系。 論文中還討論和對比了田紫膠蟲紅、黃兩種色型雌蟲的核型。經t-檢驗，證實兩種色型在核型上差異不顯著，為進一步弄清多色型現象的遺傳規(guī)律積淀了初步研究資料。同時，本論文還對核型進化趨勢以及核型與產膠質量的關系進行了初步的探討，研究結果顯示紫膠蟲核型進化的方向從3B(或3A)到2B再到3B(

6、或3A)，即呈現從不對稱向著對稱再向著不對稱的方向進化的趨勢。從核型的對稱性來看，分析結果顯示不對稱的核型對應著產膠的高質量，而隨著核型對稱性的增加，其膠質也相應得隨之降低。 3.RAPD分析：用RAPD技術研究了紫膠蟲7種主要生產種12個群體之間的親緣關系，研究中每個群體使用了24個標本，共有288個個體用于研究。在試用的45種隨機引物中，篩選出9種引物用于隨機引物擴增，共得到121個清晰穩(wěn)定的位點，其中有118個為多態(tài)性位點

7、，多態(tài)百分率為97.52％，每條引物檢測到的位點數為11～16個，長度在150～3000bp之間。根據擴增結果，用UPGMA法對Nei's遺傳距離進行聚類分析，構建分子系統樹。7種紫膠蟲聚類結果顯示：紫膠蟲各種間的遺傳平均距離為0.4430，種內的遺傳平均距離為0.1707。 根據聚類分析，討論了7種紫膠蟲的親緣關系。從系統樹的拓撲結構可以看出，7種蟲種分為兩大分支：在第Ⅰ分支中，田紫膠蟲與尼泊爾紫膠蟲、普薩紫膠蟲親緣關系緊密，

8、先聚在一起，再與云南紫膠蟲合為一族，最后與中華紫膠蟲聚類，形成一大支系，其中田紫膠蟲與中華紫膠蟲的親緣關系較遠，分別位于分支內的兩端。在第Ⅱ分支中，信德紫膠蟲與紫膠蚧構成一個自然進化枝，與其它5種紫膠蟲親緣關系較遠，從群體中分歧出來，形成單獨的枝系。 4.基因序列分析：分別使用兩對引物對核糖體28SrRNA基因編碼區(qū)(458bp)和核基因EF1α的部分序列(1145bp)進行PCR擴增和測序。用PAUP*4.0b10軟件對兩個基

9、因的單獨數據與合并數據分別進行鄰接法(NJ)、最大簡約法(MP)和最大似然法(ML)分析，重建7種紫膠蟲的系統發(fā)育關系。 研究結果支持信德紫膠蟲、紫膠蚧的緊密關系。無論是EF1α基因樹、28SrRNA基因樹，還是基于合并數據建立的系統發(fā)育關系都無一例外的支持兩者之間親密的姐妹群關系，同時也具有極高的支持率(86％～100％)。然而，云南紫膠蟲、中華紫膠蟲、田紫膠蟲關系、尼泊爾紫膠蟲與普薩紫膠蟲之間的系統發(fā)育關系在核基因與核糖體基

10、因數據的分析(單獨和合并分析)中沒有得到一致的結果。 通過綜合比較各類數據，并結合生態(tài)學、地質演化等研究基礎，我們提出了7種紫膠蟲系統發(fā)育關系假說。建議將7種紫膠蟲分別歸屬為兩大分支：在第Ⅰ分支中，信德紫膠蟲與紫膠蚧構成緊密的姐妹群，與其它5種紫膠蟲親緣關系較遠，從群體中首先分歧出來，形成單獨的枝系；在第Ⅱ分支中，田紫膠蟲與云南紫膠蟲的親緣關系比與其它種更為密切，它們形成姐妹群后再依次與普薩紫膠蟲、尼泊爾紫膠蟲聚類；而中華紫膠蟲