景观特征对小菜蛾种群遗传结构及基因流的影响

摘要

本研究以福建省永泰县、闽侯县及福清市交界处面积约为734 km2的小尺度农业景观为研究区域，结合其农业景观特征，选取了19个乡镇为采样点。在本实验室筛选出的小菜蛾微卫星引物的基础上，选取8个微卫星位点为分子标记，采用遗传变异参数分析、成对遗传分化值（pairwise Fst）分析、基因流（Nm）的计算和分析、遗传距离（Fst/（1-Fst））与地理距离（GD）的相关性分析、遗传变异来源分析（AMOVA）、STRUCTURE聚类分析以及主坐标分析（Principal Coordinates Analysis）的方法，研究河流、山脉、道路这3种景观要素对小尺度景观区域内19个小菜蛾种群（共626个个体）的遗传结构和基因流的影响。主要结果如下：
　　1.小菜蛾种群的遗传多样性
　　19个小菜蛾种群均显著偏离哈迪温伯格平衡（HWE）（p<0.05），大部分小菜蛾种群在位点间都符合基因连锁平衡（p>0.05）。研究区域内小菜蛾种群的遗传多样性水平整体较高，期望杂合度（He）介于0.520-0.606之间，观测杂合度（Ho）介于0.429-0.557之间，等位基因丰富度（AR）介于4.000-5.536之间。样点塘前（TQ）的种群与主山脉东侧样点的种群遗传多样性水平相当，均较高，而主山脉西侧其他种群遗传多样性水平偏低。样点TQ与主山脉东侧样点间的道路促进寄主植物十字花科蔬菜的运输，进而增强TQ的小菜蛾种群与主山脉东侧种群间的基因交流，可能是导致TQ种群遗传多样性高的原因。
　　2.小菜蛾种群的遗传结构和基因流
　　成对遗传分化值（pairwise Fst）的分析结果显示，19个种群间Fst值均小于0.15，表明种群遗传分化整体处于中等偏低水平；基因流（Nm）的结果显示，约84％的种群间的Nm>4，表明小菜蛾种群间存在高水平的基因流，样点SL的种群与其他种群间遗传分化相对较大，这可能与SL种群的样本采集于农户菜园中的小块菜地，蔬菜被运输很小有关；遗传距离（Fst/（1-Fst））与地理距离（GD）的相关性分析结果显示，种群间的遗传距离与地理距离不相关，地理距离不是引起种群遗传分化的主要原因；借助STRUCTURE聚类、PCoA、AMOVA分析法处理19个样点数据，结果表明，河流、山脉、道路这3种景观要素并未对小菜蛾种群的遗传变异起塑造作用，对种群间的基因交流不构成明显的阻碍作用。比较各样点遗传多样性水平的分布情况并结合其农业景观格局，在19个样点中选取位于主山脉东侧的9个种群做进一步分析，结果表明，在该尺度下，山谷内的种群（DT和XT）与山谷外的7个种群有显著遗传分化（p=0.02835），山脉会对种群间的基因交流产生显著的阻碍作用。因此，我们认为在小菜蛾景观遗传学的研究中，不同空间尺度下的景观因子对遗传分化的影响存在差异。

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1 前言

1.1小菜蛾的危害

1.2小菜蛾种群遗传学的研究

1.3景观遗传学在害虫防治中的应用

2 材料与方法

2.1研究区域的选择及样本采集

2.2研究方法

2.2.1小菜蛾基因组DNA提取

2.2.2 PCR反应

2.2.3 PCR产物电泳检测

2.2.4微卫星基因型分型

2.3微卫星数据统计分析

2.3.1种群遗传多样性分析

2.3.2种群遗传结构分析

3 结果与分析

3.1小菜蛾种群遗传多样性

3.2小菜蛾种群遗传结构

3.2.1种群遗传分化及基因流

3.2.2主坐标分析和STRUCTURE聚类分析

3.2.3分子变异来源分析（Analysis of molecular variance, AMOVA）

4 总结与讨论

4.1小菜蛾种群遗传多样性分析

4.2小菜蛾种群遗传结构和基因流的分析

5 本研究存在的不足及进一步的研究建议

参考文献

附件

致谢