基于线粒体COI序列的中国东南地区马六甲肉食螨的系统地理结构研究

摘要

马六甲肉食螨Cheyletus malaccensis(Oudemans)隶属于蜱螨亚纲Acari、前气门亚目Prostigmata、肉食螨科Cheyletidae，能捕食粉螨、叶螨、瘿螨及介壳虫等小型动物，是害螨生物防治作用物。该螨广泛分布在粮食等储藏物中，是具有重要经济意义的动物类群。本研究用系统地理学的分析方法，以线粒体DNA COI(cytochrome c oxidase subunit(I))片段为分子标记，分析了马六甲肉食螨的系统地理结构，探讨影响其系统地理结构的因素，为储藏物害螨的防治提供理论基础。主要结果如下:
　　 (1)共扩增了采集自中国东南地区14个地理种群的116头马六甲肉食螨的线粒体DNA COI序列片段。本研究所获得的COI片段长709个碱基，有62个变异位点，占总位点数的8.74％。共定义了39种单倍型，其中有11种单倍型为共享单倍型，共享单倍型来自于75％的样本个体。所有的116条COI序列，总体的核苷酸多样性(pi)为1.987％，单倍型多样性(Hd)为0.939。单个种群核苷酸多样性范围为0.094～2.160％，单倍型多样性范围为0.600～1.000，各种群遗传多样性都较高。
　　 (2)马六甲肉食螨单倍型网络图分为3个大枝，A分枝含有分属于13个地理种群的19种单倍型共69个个体，B分枝含有分属于13个地理种群的18种单倍型共38个个体，C分枝只含有分属于3个种群的2种单倍型共9个个体，单倍型在网络图中的分布与单倍型的地理分布没有显示出明显的相关性。基于单倍型的贝叶斯树与最大简约树也是分为3个大枝，分枝的拓扑结构和分枝内部的单倍型组成，与单倍型网络图完全一样，单倍型系统发育树的结果表明单倍型的聚类与单倍型的地理分布没有明显相关性。基于个体的邻接树和贝叶斯树，整体也分为3个大枝，各地理种群的个体交织分布在一起，个体在系统发育树中的分布与个体的地理分布没有明显的相关性。单倍型网络图、单倍型系统发育树与个体系统发育树的结果显示，马六甲肉食螨没有显著的系统地理结构。
　　 (3) AMOVA结果显示单倍型系统发育树3个分枝间的变异占总变异的89.01％，各分枝之间有显著的遗传分化。基于种群遗传距离的邻接树中，马六甲肉食螨各地理种群分布于2个大的分枝，处于不同分枝的种群在地理上是交织分布在一起的。与邻接树相对应，处于不同分枝的种群间的遗传距离绝大多数大于分枝内部种群间的遗传距离，种群之间显著的FST占FST总个数的30.8％，大多数发生在不同分枝的种群之间。AMOVA结果显示，将本研究中的马六甲肉食螨14个地理种群分为一个大组或按种群NJ树的分枝结构分为两个组，种群内部的变异分别占总变异的84.45％和71.14％。以上结果表明，马六甲肉食螨个体之间存在显著的遗传分化，种群之间存在一定程度的遗传分化，遗传分化主要发生在种群内部。
　　 (4)空间遗传结构分析显示，马六甲肉食螨各种群之间的遗传距离与地理距离没有表现出明显的相关性。
　　 更新世以来的地质气候变化、生境的异质性、种群之间基因流的障碍，可能导致马六甲肉食螨各种群之间逐渐产生显著的遗传分化。而相对较近的人类粮食生产贸易活动，可能促进了粮食储藏物中的马六甲肉食螨在不同种群之间的传播。新单倍型的加入，增加了种群内部的遗传分化，而减小了种群之间的遗传分化，原有的系统地理结构在相对短的时期内被改变了。因此，本研究中所得到的马六甲肉食螨的系统地理结构，可能是长期自然历史地理环境与近期人为干扰双重作用的结果。

目录

声明

摘要

第一章 引言

1．1 马六甲肉食螨研究概况

1．1．1 马六甲肉食螨生物学研究

1．1．2 马六甲肉食螨生态及利用研究

1．2 系统地理学研究概况

1．2．1 系统地理学简介

1．2．2 系统地理学研究使用的分子标记

1．2．3 生物遗传谱系的分布模式及其影响因素

1．2．4 我国生物系统地理结构

1．3 人为干扰对系统地理结构的影响

1．4 螨类系统地理学研究概况

1．4．1 螨类群体遗传研究概况

1．4．2 单种螨类系统地理结构研究

1．4．3 螨类比较系统地理学研究

1．5 本文的目的与意义

第二章 材料与方法

2．1 实验材料

2．1．1 马六甲肉食螨样品采集

2．1．2 马六甲肉食螨样品形态学鉴定

2．2 主要试剂与仪器

2．2．1 基因组DNA提取试剂

2．2．2 PCR反应试剂

2．2．3 电泳试剂

2．2．4 主要试剂配制

2．2．5 主要仪器

2．3 实验方法

2．3．1 马六甲肉食螨基因组DNA提取

2．3．2 mtDNA COI片段PCR扩增

2．3．3 PCR扩增产物的检测

2．3．4 扩增产物测序

2．4 数据分析

2．4．1 DNA序列的校正与比对

2．4．2 DNA序列组成

2．4．3 种群遗传多样性分析

2．4．4 系统发生关系分析

2．4．5 种群之间的遗传分化

2．4．6 单倍型系统发育树分枝间的遗传分化

2．4．7 空间遗传结构分析

第三章 结果与讨论

3．1 实验结果

3．1．1 扩增结果及测序反应

3．1．2 COI片段的DNA序列组成

3．1．3 种群遗传多样性

3．1．4 基于mtDNA COI序列的马六甲肉食螨系统发生关系

3．1．5 种群之间的遗传分化

3．1．6 单倍型系统发育树分枝间的遗传分化

3．1．7 空间遗传结构分析

3．2 讨论

3．2．1 马六甲肉食螨系统地理结构

3．2．2 自然地理环境与人为干扰对系统地理结构的影响

第四章 主要结论及展望

4．1 本研究的主要结论

4．2 本研究的不足之处

4．3 展望

致谢

参考文献