基于微衛(wèi)星分子標(biāo)記的二斑葉螨和朱砂葉螨種群遺傳結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、二斑葉螨(Tetranychus urticae Koch)與朱砂葉螨(T. cinnabarinus Boisduval)同屬于節(jié)肢動(dòng)物門蛛形綱 Arachnida、蜱螨亞綱Acari、真螨目Acariformes、葉螨科Tetranychidae、葉螨屬Tetranychus，廣泛分布于世界各地，寄主植物廣泛，包括果樹、花卉、蔬菜、農(nóng)作物及雜草等多種植物，一般以成螨、若螨群集在葉背面吸食植物汁液，對(duì)寄主植物產(chǎn)生機(jī)械傷害和毒害作用，引

2、起植物減產(chǎn)和品質(zhì)下降，給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，這已經(jīng)成為農(nóng)業(yè)發(fā)展中的突出問題。由于兩者擴(kuò)散迅速、世代周期短、發(fā)育速度快、繁殖能力強(qiáng)、所以極易在新的環(huán)境定殖，形成新的地理種群。本研究利用微衛(wèi)星標(biāo)記的方法，揭示中國二斑葉螨和朱砂葉螨的種群遺傳結(jié)構(gòu)，為了解其入侵途徑和爆發(fā)機(jī)制，有效地控制其擴(kuò)散和危害奠定基礎(chǔ)。通過比較兩者種群遺傳結(jié)構(gòu)的差異，為進(jìn)一步揭示兩者的親緣關(guān)系提供可靠的依據(jù)。 一、實(shí)驗(yàn)材料的采集和飼養(yǎng) 在全國范圍內(nèi)

3、選擇較有代表性的地區(qū)分別對(duì)二斑葉螨和朱砂葉螨進(jìn)行采樣，共采集了7個(gè)二斑葉螨地理種群和6個(gè)朱砂葉螨地理種群，采集的生境主要是果園、花圃和蔬菜地。實(shí)驗(yàn)室內(nèi)采用隔水法在菜豆(Phaseolus vulgaris L.)葉片上進(jìn)行恒溫恒濕隔離飼養(yǎng)，飼養(yǎng)條件為25±1℃，L16：D8，相對(duì)濕度60％。 二、微衛(wèi)星標(biāo)記技術(shù)在種群遺傳結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用 微衛(wèi)星標(biāo)記是種群遺傳結(jié)構(gòu)研究中應(yīng)用最多的一種分子標(biāo)記方法。因其具有在基因組中分布廣泛、多

4、態(tài)信息含量高、共顯性標(biāo)記、無損傷取樣、一旦開發(fā)易于檢測等諸多優(yōu)點(diǎn)，而被越來越多的應(yīng)用到分子生態(tài)、群體遺傳學(xué)等研究領(lǐng)域。自Navajas等1998年和2002年在二斑葉螨體內(nèi)成功開發(fā)出微衛(wèi)星位點(diǎn)以來，越來越多的研究者將微衛(wèi)星標(biāo)記用于螨的種群遺傳結(jié)構(gòu)的研究。 實(shí)驗(yàn)方法：首先需進(jìn)行單位點(diǎn)擴(kuò)增，成功擴(kuò)增物種體內(nèi)已知的微衛(wèi)星序列；然后進(jìn)行各個(gè)微衛(wèi)星位點(diǎn)等位基因和基因型檢測，本研究使用的方法是銀染-非變性聚丙烯酰胺凝膠電泳法；其次利用相關(guān)軟

5、件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，如種群遺傳多樣性參數(shù)統(tǒng)計(jì)，包括等位基因頻率、基因型頻率、等位基因豐富度、雜合度、基因型多樣性等；種群之間分化研究，包括遺傳分化指數(shù)、基因流、遺傳距離等；最后基于種群之間遺傳距離的遠(yuǎn)近，采用距離矩陣法(UPGMA)構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹，更加直觀的反應(yīng)種群之間的親緣關(guān)系，揭示種群遺傳結(jié)構(gòu)，為監(jiān)控害螨種群漲落趨勢，及時(shí)有效的對(duì)其進(jìn)行防治具有一定的指導(dǎo)意義。 三、中國二斑葉螨種群遺傳結(jié)構(gòu)的研究 本研究所選用的3個(gè)微衛(wèi)星

6、位點(diǎn)在二斑葉螨體內(nèi)成功擴(kuò)增，擴(kuò)增結(jié)果顯示每個(gè)位點(diǎn)平均等位基因數(shù)3.7個(gè)，平均多態(tài)信息含量(PIC)0.5247，當(dāng)PIC＞0.5時(shí)，該位點(diǎn)為高度多態(tài)位點(diǎn)，所以這3個(gè)位點(diǎn)作為遺傳標(biāo)記進(jìn)行二斑葉螨種群遺傳結(jié)構(gòu)的研究是切實(shí)可行的。表征種群遺傳多樣性的參數(shù)指標(biāo)(NA，NAE、Ho和HE等)在二斑葉螨各個(gè)種群中普遍偏低，種群遺傳多樣性降低。二斑葉螨各個(gè)地理種群檢測到的私有等位基因占等位基因總數(shù)的27.3％，特有基因型占基因型總數(shù)的54.5％，單態(tài)

7、位點(diǎn)數(shù)占檢測總數(shù)的33％，總樣本的基因型多樣性遠(yuǎn)高于各個(gè)地理種群的基因型多樣性水平，遺傳分化指數(shù)平均成對(duì)FST值為0.5695，當(dāng)FST＞0.25時(shí)，種群極度分化。以上結(jié)果均說明二斑葉螨各個(gè)地理種群之間發(fā)生了明顯的分化。種群之間遺傳分化與地理距離呈現(xiàn)一定的相關(guān)性( P＜0.05，R2=0.2594)。 二斑葉螨種群遺傳結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出兩個(gè)明顯的特點(diǎn)：種群遺傳多樣性降低和種群之間極度分化。造成以上結(jié)果的原因有生物本身的特性(如生殖系統(tǒng))

8、、分布狀態(tài)(如棲境破碎、地理隔離等)、自然選擇、遷徙(基因交流)、遺傳漂變等多種因素綜合作用的影響，其中地理隔離引起的小居群范圍內(nèi)的近親交配和等位基因遺傳漂變很可能起到了決定性的作用。 四、中國朱砂葉螨種群遺傳結(jié)構(gòu)的研究 朱砂葉螨種群遺傳結(jié)構(gòu)的研究結(jié)果與二斑葉螨有許多類似的地方，如以總體樣本為研究對(duì)象均能表現(xiàn)出顯著的多態(tài)性，然而各個(gè)地理種群的遺傳多樣性水平普遍偏低；種群之間極度分化(FST＞＞0.25)，但是卻發(fā)現(xiàn)許多種

9、群之間遺傳分化與地理距離不成比例的例子；從統(tǒng)計(jì)上確定遺傳分化程度與地理距離之間的相關(guān)關(guān)系，結(jié)果顯示雖然地理距離與種群分化的相關(guān)系數(shù)很低(二斑葉螨R2=0.2594；朱砂葉螨R2=0.277)，但是仍然表現(xiàn)出顯著的相關(guān)性(P＜0.05)。所以朱砂葉螨種群遺傳結(jié)構(gòu)也表現(xiàn)出種群遺傳多樣性降低和種群之間極度分化的特點(diǎn)。 五、我國二斑葉螨和朱砂葉螨種群遺傳結(jié)構(gòu)的差異分析 中國二斑葉螨和朱砂葉螨的種群遺傳結(jié)構(gòu)經(jīng)比較差異顯著，主要表現(xiàn)

10、在種群遺傳多樣性水平不同，朱砂葉螨的總體樣本的遺傳多樣性水平明顯高于二斑葉螨，而二斑葉螨各個(gè)地理種群的遺傳多樣性水平卻比朱砂葉螨高；種群遺傳分化程度不同，朱砂葉螨各個(gè)種群之間平均成對(duì)FST值遠(yuǎn)高于二斑葉螨，說明朱砂葉螨種群遺傳分化的程度遠(yuǎn)高于二斑葉螨；將采自同一個(gè)省市的二斑葉螨和朱砂葉螨進(jìn)行成對(duì)比較發(fā)現(xiàn)，地理間距縮短并沒有降低種群之間的遺傳分化水平，說明地理隔離并不是朱砂葉螨和二斑葉螨分化的主要原因，生殖隔離也可能造成同域內(nèi)種群分化；系