臭椿沟眶象对臭椿的控制作用、遗传分化和线粒体基因组研究

摘要

臭椿沟眶象Eucryptorrhynchusbrandti(Harold)及其近缘种沟眶象Eucryptorrhynchusaltissima(Olivier)均隶属鞘翅目Coleoptera，象甲总科Curculionoidea，象甲科Curculionidae，隐喙象甲亚科Cryptorrhychinae，沟眶象属Eucryptorrhynchus。它们的食性较为专一，主要取食臭椿Ailanthusaltissima(Mill.)，其幼虫在树皮下和木质部蛀食为害，严重时造成树势衰弱以致死亡，在中国是一类重要的园林害虫，也被认为是控制臭椿的重要天敌。本论文主要研究了臭椿沟眶象及沟眶象在不同胁迫条件下对臭椿的控制效果、臭椿沟眶象不同地理种群的遗传分化以及臭椿沟眶象线粒体基因组的序列分析，现将主要研究结果总结如下:
　　 1、通过对臭椿树进行5种不同胁迫的处理，定期观察记录臭椿树生长情况、臭椿沟眶象和沟眶象的虫口数和羽化孔数等相关数据，试验结果表明:臭椿树受到的胁迫程度越高，臭椿沟眶象和沟眶象更容易生长发育，对臭椿的控制效果更好，因此，可以利用臭椿沟眶象控制北美的外来入侵植物臭椿。
　　 2、通过对臭椿沟眶象4种线粒体基因COⅠ、COⅡ、COⅢ、Cytb和rDNAITS2核苷酸序列进行PCR扩增和测序，结果表明:
　　 (1)在臭椿沟眶象种群内这4种线粒体基因(A+T)％含量均在72％左右，具有明显的A/T碱基偏倚性，核苷酸替换中转换率均大于颠换率。
　　 (2)臭椿沟眶象6个地理种群间的研究发现，线粒体基因和rDNAITS2序列均有变异位点，其中4种线粒体基因中共有17个变异位点，而rDNAITS2序列中则只有一个变异位点。
　　 (3)通过AMOVA分析表明，在4种线粒体基因中COⅠ和COⅢ基因上表现出的分化程度最高。
　　 (4)单倍型分析结果表明，各个地理种群既有共享单倍型也有独享单倍型，独享单倍型多于共享单倍型，但共享单倍型的比例明显大于独享单倍型。这表明臭椿沟眶象各个地理种群间既存在着一定数量的基因交流，也存在一定程度的遗传分化。
　　 (5)基因流分析表明陕西西安种群(BSXX)分别与北京种群(BBJ)和辽宁葫芦岛种群(BLNH)之间的遗传分化最大，各地理种群间的Nm均小于4，表明各地理种群的基因交流较少。
　　 3、采用PCR成功扩增出臭椿沟眶象除D-loop区以外的线粒体基因组序列，主要结果如下:
　　 (1)所测得的臭椿沟眶象的线粒体基因组长度为15534bp，包括13种蛋白质基因、22种tRNA基因、2种rRNA基因以及1个控制区。线粒体基因组的蛋白基因、rRNA基因和tRNA基因均存在很强的碱基A+T含量偏向性。
　　 (2)大部分线粒体蛋白质编码基因起始密码子为ATN，然而ATP6、ND4和CYTB三个蛋白质编码基因则使用了六联体起始密码子ATGATA。所有蛋白质编码基因的终止密码子都为三联密码子TAN。蛋白质基因的氨基酸组成中苯丙氨酸(Phe)、亮氨酸(Leu)、丝氨酸(Ser)和异亮氨酸(Ile)的含量最高。
　　 (3)除tRNASer(AGN)缺失了D-臂外，其余的tRNA基因二级结构都可以折叠成典型的三叶草结构，反密码子和多数六足动物一致，多为GNN或UNN。反密码子环和氨基酸接受臂极其保守，其它臂环的变异较大。在tRNA二级结构的4个臂上均存在不同程度的碱基错配，错配类型多为U-U配对。
　　 (4)臭椿沟眶象的rRNA基因的二级结构预测图表明，IsrRNA的二级结构图和其他昆虫的比较一致，而ssrRNA的二级结构图与其他的昆虫相比则有较大差异。

目录

论文说明

摘要

符号说明

第一章 文献综述

1．1 臭椿沟眶象概述

1．1．1 臭椿沟眶象的分类地位

1．1．2 臭椿沟眶象的分布与危害

1．1．3 臭椿沟眶象的生物学及生态学研究

1．1．4 臭椿沟眶象的防治方法研究

1．2 分子系统学研究

1．2．1 分子系统学概述

1．1．2 分子系统学的基本原理

1．1．3 分子系统学研究常用的分子标记技术

1．2．4 鞘翅目象甲科中分子标记技术应用概况

1．3 线粒体基因组学研究概况

1．3．1 线粒体介绍

1．3．2 线粒体基因组的特征

1．3．3 线粒体基因组的应用

1．3．4 鞘翅目昆虫全线粒体基因组研究现状

第二章 臭椿沟眶象和沟眶象对臭椿的控制作用研究

2．1 材料和方法

2．1．1 研究地点

2．1．2 物候学研究

2．1．3 臭椿树不同胁迫处理研究

2．1．4 数据处理

2．2 结果分析

2．2．1 物候学研究

2．2．2 臭椿树不同胁迫处理研究

2．3 讨论

第三章 臭椿沟眶象不同地理种群的遗传分化研究

3．1 试验方法

3．1．1 试验材料

3．1．2 主要试剂和仪器

3．1．3 试验方法

3．1．4 序列分析

3．2 结果与分析

3．2．1 mtDNA基因结果与分析(COⅠ、COⅡ、COⅢ和Cytb)

3．2．2 rDNA ITS2序列分析结果

3．3 讨论

第四章 臭椿沟眶象线粒体基因组序列分析

4．1 材料与方法

4．1．1 试验材料

4．1．2 试验方法

4．1．3 数据处理和分析

4．2 结果与分析

4．2．1 基因组提取、PCR扩增及测序

4．2．2 序列拼接和组装

4．2．3 线粒体基因组的注释与结果分析

4．3 讨论

参考文献

致谢

声明