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構研究.pdf

1、西花薊馬Frankliniella occidentali隸屬于纓翅目Thysanoptera，薊馬科Thripidae，是一種世界性農業(yè)害蟲和檢疫對象，給我國蔬菜、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構可以反映物種基因組成的總體遺傳特征及群體在時間和空間上的分布格局，通過開展種群遺傳學研究，揭示出物種或種群的起源和分化歷史，可為分析其進化潛力、環(huán)境適應性以及制定精準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象，以線粒體基因mtDNA COⅠ、COⅡ和核基因rDNA ITS2為靶標，采用DNA條形碼技術，研究構建西花薊馬多基因條形碼鑒定技術體系;據(jù)此，從種群遺傳學角度出發(fā)，研究了地理差異、寄主植物、農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構特點，主要研究結果如下:
　　(1)西花薊馬多基因條形碼鑒定技術研究:本研究選擇mtDNA COⅠ、COⅡ與rDNA ITS2基因為分子標記，以中

3、國范圍內10個不同地區(qū)采集的西花薊馬及其近緣種花薊馬為對象，評價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。結果顯示，3種基因均能準確分離西花薊馬和花薊馬。而對于西花薊馬溫室品系和羽扇豆品系，當以mtDNA COⅠ、COⅡ為靶標時，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的12.9和11.3倍，且品系間與品系內無重疊，系統(tǒng)發(fā)育樹上均單獨聚為一支，表明兩種基因完全可作為兩品系鑒定的依據(jù);當以

4、rDNA ITS2為靶標時，西花薊馬的兩種品系只是堿基序列變異位點較少的兩類單倍型，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遺傳距離的1.5倍，盡管品系間與品系內的遺傳距離并無重疊，但系統(tǒng)發(fā)育樹上卻無法單獨聚為一支，因此可能導致鑒定結果不準確。研究結果為西花薊馬不同品系的準確分離鑒定和開展生物學試驗提供技術支撐。
　　(2)西花薊馬不同地理種群遺傳結構和遺傳多樣性研究。利用mtDNA COⅠ、COⅡ和rDNAI

5、TS2對我國21個地理種群的西花薊馬種群遺傳多樣性進行分析，結果顯示，總體上西花薊馬各地理種群的遺傳多樣性相對偏低，入侵過程可能正處于“瓶頸效應”過后積累遺傳變異和產(chǎn)生適應性進化的時滯階段。中性檢驗和核苷酸錯配分析都表明西花薊馬種群在過去較近的歷史時期內沒有出現(xiàn)明顯的擴張事件，種群大小整體保持穩(wěn)定。3種基因估測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化速率不一致有關。根據(jù)采樣點的地理環(huán)境和氣候特點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)等四個組進行AMOVA分析，3種基因的結果都顯示西花薊馬群體的遺傳變異主要來自于種群內部的個體之間，區(qū)域間的變異以及區(qū)域內種群間的變異在總變異組分中的權重較小;區(qū)域間種群的遺傳差異不顯著，表明我國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)進化關系

7、分析也表明，種群的遺傳結構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基因為分子標記，對采自我國西北地區(qū)9個采樣點的辣椒、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行遺傳多樣性及遺傳結構研究，結果顯示，采自辣椒和茄子上的西花薊馬種群遺傳多樣性相對較低，而采自蜀葵、月季和美人蕉的種群遺傳多樣性則相對較高。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，遺傳變異主要來自種群內部，單倍型分布頻率及系統(tǒng)進化關系發(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果完全一致。
　　(4)農田生態(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基因為分子標記，對采自張掖地區(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?；?、田旋花、蜀葵等10種寄主植物上的西花薊馬種群進行遺傳多樣性及遺傳結構研究，結果顯示，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單倍型數(shù)量、單倍型多樣性以及核苷酸多樣性等遺傳多樣性指標均較低，而采自非耕作地的龍葵、曼陀羅、枸杞、牽?；?、田旋花、蜀葵等野長植物上的種群遺傳多樣性則相對較高。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，無明顯遺傳分化。AMOVA