京津冀金小蜂科DNA条形码

摘要

科学准确的鉴定物种是进行更深层次生物学研究的基础和前提。物种的形态鉴定需要分类学家投入足够的时间和精力，更需要多年经验的积累。金小蜂科是一类重要的天敌昆虫，对控制害虫种群密度起着重要的作用。但金小蜂个体微小、形态多样，是小蜂总科最难鉴定的类群。近几年DNA条形码作为鉴定物种的有效手段得到了广大学者认可。随着研究的深入，部分学者认为 COI基因本身存在一些问题可能会干扰物种鉴定，如线粒体异质性、Wolbachia感染、核线粒体假基因等。基于上述原因，近年来有学者尝试将核糖体第二转录间隔区（ITS2）作为DNA条形码的补充。因此，本研究选择COI基因和ITS2作为DNA条形码，对2015-2016年于京津冀地区采集的金小蜂进行物种鉴定。
　　经过整理，本次采集共得到568头金小蜂标本。根据标本采集信息和形态鉴定结果将标本分为325组。随后提取标本基因组DNA，扩增COI序列和 ITS2序列，得到的序列经过校对、拼接、对齐、剪齐后，分别构建 COI和 ITS2的NJ树，并使用ABGD、jMOTU等方法对样本的COI序列划分分子可操作分类单元。
　　最终，COI、ITS2序列分析共涉及288头京津冀金小蜂标本和14头非京津冀地区金小蜂标本。同时获得COI和 ITS2序列的标本共166头，结合ABGD、jMOTU、NJ树三种方法的分析，最终将166头标本划分为54分子可操作分类单元。同时参考划分结果中三种方法对应的各项参数，对只有COI或只有ITS2序列的标本进行分析，最终将302头标本划分为96分子可操作分类单元。分析还得到以下结果：
　　（1）获得COI序列的标本227头被划分为72分子可操作分类单元；获得ITS2序列的标本241头被划分为83分子可操作分类单元。
　　（2）根据划分的分子可操作分类单元，部分属级形态鉴定不确定的属（Arthrolytus、Callimerismus、Chlorocytus、Eurydinota、Sphaeripalpus）属级阶元不成立；Pteromalus、Gastrancistrus、Trichomalopsis部分属级形态不确定的标本的属级阶元得到肯定；部分形态鉴定为 Cyrtoptyx、Nasonia、Propicrocytus、Pteromalus标本的属级阶元建议更正。
　　（3）根据划分的分子可操作分类单元，对部分形态鉴定不确定的或形态鉴定有误的种提出了分类建议；成功将9头无形态鉴定结果的标本鉴定至种。
　　（4）新增5中国新纪录属，分别为 Dinarmus、Dinotoides、Heteroprymna、Sympotomus、Synedrus；京津冀新增记录8属，包括 Ablaxia、Agiommatus、Ammeia、Cerocephala、Gastrancistrus、Hyperimerus、Norbanus、Zdenekiana。
　　综上， COI和 ITS2鉴定物种非常有效，本研究成功对98％的标本进行了物种鉴定。但少数标本的COI序列遗传距离存在模糊地带，导致分种不明确。分析过程中发现ITS2本身种内高度保守，可以对COI起到非常好的验证和补充作用。此外，实验中发现Spalangia的所有标本均未能成功扩增COI序列，但多头标本成功扩增到 ITS2序列，因此，将ITS2作为DNA条形码的补充片段很有必要同时选用COI基因和ITS2，不但增加了分子鉴定的说服力，排除了 COI基因单独使用可能存在的问题，更对分析过程中避免了种内遗传距离界定而导致分种不清的情况。此外，目前金小蜂科的大多数物种尚无可靠的条形码，因此物种鉴定很大程度依赖于形态鉴定结果。对于无形态鉴定结果，且无条形码的物种，只能将其与其他物种分开而不能确定其为何种。可见，形态鉴定与分子鉴定密不可分，相辅相成。同时，构建DNA条形码金小蜂科样本数据库非常必要，只有积累更多的物种，才能更好的达到物种鉴定的目的。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1 金小蜂科概述

1.1.1 分类历史及研究现状

1.1.2 生物学

1.1.3 经济意义

1.2 DNA条形码

1.2.1 DNA条形码的提出和原理

1.2.2 DNA条形码片段的选择

1.2.3 DNA条形码的分析方法

1.2.4 DNA条形码研究进展

1.2.5 DNA条形码的优势与存在问题

1.3 本研究的目的与意义

第2章 材料与方法

2.1 实验材料

2.1.1 标本的采集与整理

2.1.2 实验仪器及试剂

2.1.3 生物信息学分析软件

2.2 实验方法

2.2.1 标本整理及野外采集

2.2.2 标本形态鉴定、描述、特征图采集

2.2.3 构建京津冀金小蜂科样本数据库

2.2.4 新鲜标本无损提取DNA

2.2.5 COI、ITS2序列的PCR扩增

2.2.6 序列拼接、比对

2.2.7 序列碱基特征及遗传距离分析

2.2.8 jMOTU分析

2.2.9 阈值分析（ABGD）

2.2.10 NJ树的构建

第3章 结果与讨论

3.1 形态鉴定结果

3.1.1 标本编号方式

3.1.2 京津冀标本整理

3.2 COI和ITS2的序列分析

3.2.1 基本序列分析

3.2.2 获得COI和ITS2序列的标本分析

3.2.3 jMOTU、ABGD以及NJ树对全部COI序列的分析

3.2.4 jMOTU、ABGD以及NJ树对全部ITS2序列的分析

3.2.5 COI、ITS2序列种内种间遗传距离统计

3.3 基于COI和ITS2序列分属分析

3.3.1 脊柄金小蜂亚科Asaphinae

3.3.2 柄腹金小蜂亚科Miscogasterinae

3.3.3 盾沟金小蜂亚科Ormocerinae

3.3.4 寡金小蜂亚科Pireninae

3.3.5 金小蜂亚科Pteromalinae

3.3.6 俑小蜂亚科Spalangiinae

3.4 结果

3.5 结论

参考文献

致谢

硕士期间取得的成果