不同地理种群二点委夜蛾遗传多样性以及不同世代寄主间转移规律

摘要

二点委夜蛾Athetis lepigone(M(6)schler)是我国近些年来耕作栽培方式变革后新出现的玉米害虫，自2005年发现二点委夜蛾在河北省为害夏玉米苗以来，其为害面积逐年扩大，已成为黄淮海夏玉米苗期的重要害虫。二点委夜蛾寄主植物多样，食性杂，除为害玉米外，还可取食多种蔬菜、作物、杂草甚至植物残体。二点委夜蛾在黄淮海夏玉米区一年发生4代，除第二代幼虫为害夏玉米幼苗外，其它世代对农作物很少造成为害。
　　本研究采用ISSR分子标记技术，对我国黄淮海夏玉米区河北、河南、山东、江苏和山西省的15个地理种群的二点委夜蛾遗传结构进行了分析，并对不同种群间的遗传分化程度与基因流情况进行了检测;同时对所采集的二点委夜蛾地理种群的Wolbachia感染情况进行了研究，明确了各种群中Wolbachia的感染率和感染类群，基于COI的基因序列构建系统发育树，对其进行系统发育分析;研究了Wolbachia感染对二点委夜蛾线粒体基因遗传进化的影响;采集河北省石家庄市、山东省德州市和江苏省徐州市的3个地理种群4个世代的二点委夜蛾成虫，采用稳定碳同位素技术对其幼虫寄主植物来源情况进行分析。全文获得了以下主要研究结果:
　　二点委夜蛾的遗传多样性和基因流分析。从40条引物中筛选出7条用于ISSR多态性分析，共扩增出183条带，其中174条具多态性，总的多态性条带百分率为95.12％。13个种群的遗传距离在0.026-0.0595之间，Nei氏基因多样性指数为0.3553，Shannon信息指数为0.5303，遗传分化系数为0.069，基因流高达6.74。聚类分析结果表明地理距离相近的二点委夜蛾地理种群并不聚在一起。Mantel分析结果表明遗传距离和地理距离之间没有明显的相关性。这些结果说明了二点委夜蛾地理种群基因流水平较高，种群间的遗传分化水平较低，大部分遗传变异来自于种群内部个体之间。
　　Wolbachia对二点委夜蛾线粒体基因遗传进化的影响。在12个地理种群中，检测了423头个体的Wolbachia感染情况，其感染率在0～26.19％不等，总感染率为9.3％。测序得到了wsp和mtDNA的COI基因片段序列，并在wsp基因序列的基础上，将二点委夜蛾中感染的Wolbahcia分为3个品系，分别命名为wLep1-wLep3（KJ596655-KJ596657）。单倍体网络分支图表明了mtDNA单倍型和Wolbachia感染情况没有明显的关系。而且，对各个感染种群单倍体和核酸多样性指数与Wolbachia感染率进行相关性分析，结果表明了Wolbachia感染对线粒体基因遗传进化没有明显的影响。分子变异分析(AMOVA)表明，种群的遗传分化主要来自于种群内部个体之间，而且感染种群变异来自于种群内部的比例比非感染种群的高。
　　二点委夜蛾不同世代在不同寄主植物之间的转移规律。2013和2014年，采集河北石家庄、山东德州和江苏徐州3个地理种群的越冬代、第一代、第二代、第三代的成虫，测定蛾翅的稳定碳同位素δ13C的值（13C与12C的比率），分析其幼虫寄主植物是来自C3还是C4植物，进而明确不同世代二点委夜蛾在玉米(C4植物)和其他C3植物之间的转移规律。两年的分析结果基本一致，二点委夜蛾越冬代幼虫寄主植物大部分为C3植物，一部分（20％-30％）为C4植物;一代、二代幼虫寄主植物绝大多数为C3植物;三代幼虫寄主大部分为C4植物，一部分(20％-40％)为C3植物。

目录

声明

摘要

英文缩略表

第一章 引言

1．1 二点委夜蛾的研究概况

1．1．1 二点委夜蛾的分布和发生情况

1．1．2 二点委夜蛾的形态和为害特征

1．1．3 二点委夜蛾的发生规律

1．2 分子生态学研究中常用的分子标记方法

1．2．1 限制性片段长度多态性(RFLP)

1．2．2 随机扩增多态性DNA(RAPD)

1．2．3 扩增片段长度多态性(AFLP)

1．2．4 微卫星(microsatellite)

1．2．5 ISSR技术(Inter-simple sequence repeat)

1．2．6 单核苷酸多态性(SNP)

1．2．7 线粒体基因分子标记

1．3 共生菌Wolbachia在昆虫纲中感染的研究概况

1．3．1 Wolbachia在昆虫纲的分布

1．3．2 Wolbachia与昆虫生殖调控

1．3．3 Wolbachia在昆虫纲的传播途径

1．3．4 共生菌Wolbachia在昆虫种群内对mtDNA的影响

1．3．5 共生菌Wolbachia在昆虫种群间对mtDNA的影响

1．4 稳定碳同位素技术在昆虫中的研究概况

1．4．1 稳定碳同位素技术的原理

1．4．2 C3和C4植物

1．4．3 稳定碳同位素技术在生态学中的应用

1．4．4 稳定碳同位素技术在昆虫生态学的应用

1．5 本研究的目的和意义

第二章 基于ISSR分子标记的二点委夜蛾种群遗传多样性的研究

2．1 材料和方法

2．1．1 供试样品的采集

2．1．2 基因组DNA的提取

2．1．3 引物筛选

2．1．4 PCR扩增和电泳检测

2．1．5 数据处理与分析

2．2 结果与分析

2．2．1 ISSR-PCR扩增结果

2．2．2 遗传多样性

2．2．3 遗传分化和基因流

2．2．4 遗传距离和聚类分析

2．3 讨论

第三章 Wolbachia对二点委夜蛾线粒体基因遗传进化的影响

3．1 材料与方法

3．1．1 试验样品的采集

3．1．2 基因组DNA的提取

3．1．3 wsp基因的扩增和克隆

3．1．4 COI基因的扩增和测序

3．1．5 序列处理和进化树分析

3．1．6 遗传变异和分子进化分析

3．2 结果与分析

3．2．1 COI和wsp基因片段的系列分析

3．2．2 COI基因的系统发育进化树分析

3．2．3 wsp和COI基因相互关系的分析

3．3 讨论

3．3．1 Wolbachia在二点委夜蛾地理种群中的感染情况

3．3．2 鳞翅目昆虫线粒体基因的特点

3．3．3 Wolbachia对二点委夜蛾线粒体基因遗传进化的影晌

第四章 二点委夜蛾不同世代在寄主之间转移规律的研究

4．1 材料和方法

4．1．1 供试样品的采集

4．1．2 稳定碳同位素的测量方法

4．1．3 数据的处理与分析

4．2 结果与分析

4．2．1 二点委夜蛾越冬代幼虫寄主来源分析

4．2．2 二点委夜蛾第一代幼虫的寄主来源情况分析

4．2．3 二点委夜蛾第二代幼虫的寄主来源情况分析

4．2．4 二点委夜蛾第三代幼虫主的寄来源情况分析

4．2．5 不同地理种群二点委夜蛾蛾翅δ13C值的比较

4．2．6 不同世代二点委夜蛾蛾翅δ13C值的比较

4．3 讨论

4．3．1 稳定碳同位素技术的可靠性和局限性

4．3．2 石家庄、德州、徐州的种植结构

4．3．3 二点委夜蛾的生活习性

第五章 结论

5．1 研究结论

5．2 创新点

5．3 问题与展望

参考文献

致谢

作者简介