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文檔簡介
1、白背飛虱Sogatella furcifera(Horváth)與灰飛虱Laodelphax striatellus(Fallén)同屬半翅目,飛虱科。這兩種飛虱是目前為害我國水稻生產(chǎn)的最主要的兩種飛虱科害蟲。白背飛虱被認為有遠距離遷飛習性,一直以來對其確切的蟲源地和遷飛線路尚存爭議,但該研究因為缺乏有效的分子標記尚處于停滯階段。而灰飛虱在我國一般被認為是本地蟲源,雖然國外不少研究認為其具備遠距離飛行能力,但是對于其遷移能力的分子遺傳學
2、研究卻很少。因此,利用有效的分子標記手段對這兩種飛虱不同的地理種群進行分析,能夠從遺傳學的角度揭示這兩種飛虱可能的遷飛路徑,并反映出它們在遷飛過程中種群遺傳結構的動態(tài)變化與遺傳特性。在目前的種群遺傳學研究中,分布于生物核基因組中的微衛(wèi)星標記與分布在線粒體當中的細胞色素氧化酶亞基基因是較為常用的兩種分子標記手段。利用微衛(wèi)星標記和線粒體DNA序列能夠研究種群多樣性、種群遷移、種群結構等一系列種群遺傳學內容。因此,本研究中,我們使用了兩種分子
3、遺傳標記:微衛(wèi)星及線粒體COⅡ基因對白背飛虱和灰飛虱分別進行了微衛(wèi)星開發(fā)和基于兩種標記的種群遺傳學研究。
在基于微衛(wèi)星標記的研究中,我們首先通過挖掘兩種飛虱轉錄組數(shù)據(jù)開發(fā)EST-SSR的方法分別對白背飛虱和灰飛虱兩種飛虱成功開發(fā)了19個和7個微衛(wèi)星分子標記。在此基礎上,我們成功構建了19個白背飛虱微衛(wèi)星標記的熒光多重PCR體系。并以這些新的微衛(wèi)星位點為基礎進行了我國5個地理種群的白背飛虱種群扣3個地理種群的灰飛虱遺傳學的初步研
4、究,為進一步進行兩種飛虱的種群遺傳學研究和遷飛路徑研究打下基礎。獲得以下主要結果:
(1)本研究自白背飛虱的Short Read Archive數(shù)據(jù)庫下載白背飛虱轉錄組數(shù)據(jù),通過對轉錄組數(shù)據(jù)拼接處理,設計663引物并篩選出了220對引物進行PCR驗證,最終篩選得到了19個多態(tài)性較好的白背飛虱微衛(wèi)星標記。并依據(jù)同樣的方法開發(fā)了7個灰飛虱微衛(wèi)星位點。
(2)對19個新開發(fā)的白背飛虱微衛(wèi)星位點進行熒光多重PCR組合篩選、并
5、對多重PCR反應體系和反應條件進行優(yōu)化。最終將19個多態(tài)性較好的微衛(wèi)星位點設計為4組不同的多重PCR組合,每組中含有4-7個微衛(wèi)星位點。該體系的建立大大提高了本研究中微衛(wèi)星的分型效率。
(3)通過5個白背飛虱地理種群對新開發(fā)的19對微衛(wèi)星引物進行擴增檢測。共檢測到156個等位基因,每個位點具有3-14個等位基因,平均等位基因數(shù)為6.8個。5個種群的表觀雜合度0.105-0.766之間,預期雜合度在0.099-0.783之間。這
6、19個微衛(wèi)星多態(tài)性水平較高,每個種群各位點的平均等位基因豐富度在4.4-5.0之間??傮wFST僅有0.003,顯示出5個種群之間的分化程度很小。只有文山與龍巖種群之間分化相對較顯著,F(xiàn)ST=0.0073,但所有的FST值均沒有達到顯著水平。
(4)通過3個灰飛虱地理種群對這7個微衛(wèi)星位點的評測發(fā)現(xiàn)這7個微衛(wèi)星多態(tài)性較好。平均每個位點等位基因數(shù)介于5-14個,平均為9個。其中哈爾濱種群平均為9個,上海種群等位基因數(shù)均值最高,為9
7、.7,而龍巖種群均值為8.3,在三個種群當中最低。三個種群的表觀雜合度和預期雜合度分別在0.542到0.971和0.604到0.876之間。這7個位點在129個研究個體中都能成功地擴增并具有清晰的帶型。
另外,在基于線粒體分子標記的研究中,我們利用一段線粒體COⅡ基因序列對中國26個灰飛虱地理種群共計1144個灰飛虱個體展開種群遺傳多樣性和種群遺傳結構的研究,得到相關的結果與結論如下:
(1)本研究所使用的線粒體CO
8、Ⅱ片段長度為650bp,共有42個多態(tài)性位點,其中簡約信息位點13個,單一多態(tài)位點27個。所有序列沒有插入和缺失,并且三個基因都表現(xiàn)出堿基偏倚性,A+T含量明顯高于G+C含量,符合昆蟲線粒體DNA堿基組成。全部序列可被分類為46個單倍型,其中11個為共享單倍型,35個為私有單倍型。單倍型多樣性較好,在0.22與0.82之間,平均為0.596;而核酸多樣性較差,在0.037%-0.222%之間,平均0.132%。東北地區(qū)的灰飛虱多樣性較差
9、,平均每個種群有5個單倍型,其中最差的是牡丹江種群,僅有2個單倍型,并且沒有私有單倍型。
(2)種群間分化指數(shù)FST值在絕大多數(shù)種群間都不顯著,說明各種群之間總體分化較弱。但值得注意的是,黑龍江的牡丹江種群以及哈爾濱種群與其他種群分化程度較強,F(xiàn)ST值顯示這兩個種群與其它種群有較顯著的差異,部分FST值在0.1-0.4之間。距離隔離效應分析結果顯示,雖然相關系數(shù)很低,但種群的分化程度與地理距離顯著的正相關性。中性檢測的結果發(fā)現(xiàn)
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