中国北方球孢白僵菌的遗传多样性和种群遗传结构研究

摘要

球孢白僵菌是昆虫种群重要的自然控制因子之一，被开发为真菌杀虫剂广泛使用于害虫的生物防治。其寄主范围和地理分布极广，因此种群结构也十分复杂。为明确中国北方球孢白僵菌的种群遗传分化情况，本论文采用ISSR(简单重复序列区间)分子标记技术对我国北方球孢白僵菌进行遗传多样性和种群遗传结构研究，并结合分子生态学理论，探讨种群或亚种群间基因流强度等指标对球孢白僵菌种群遗传分化的影响。
　　 将在中国北方13省采集分离的622株球孢白僵菌按省份划分成13个亚种群，其中寄主可以鉴定到目的8目昆虫和蜘蛛目的568株按目划分成9个亚种群。本研究获得以下结果：
　　 1.引物的多态性分析：9个引物共扩增得到216个清晰的位点，所有引物的多态位点百分率(PPL)均为100％，而且可重复性较好，说明ISSR分子标记是评估球孢白僵菌种群遗传多样性的有效方法。
　　 2.遗传多样性分析：我国北方球孢白僵菌大种群的多态位点百分率(PPL)为100％，Nei基因多样性指数(He)为0.361，Shannon信息指数(Is)为0.538。亚种群水平的多样性指标差异较大，不同省份亚种群的PPL在70.83％～99.54％之间，He在0.197～0.360之间，Is在0.309～0.537之间；不同寄主目亚种群的PPL在66.20％～100％之间，He在0.257～0.394之间，Is在0.382～0.575之间。各种多样性指数皆显示我国北方地区球孢白僵菌的遗传多样性水平较高，种群的异质性较强。其中内蒙古亚种群的遗传多样性和种群异质性最高，河南亚种群最低；鳞翅目分离株的遗传多样性和种群异质性最高，蜘蛛目分离株最低。
　　 3.亚种群间的遗传分化：不同省份亚种群的总基因多样度Hi平均为0.378，种群内基因多样度Hs平均为0.290，遗传分化系数Gst平均为0.233，基因流Nm平均为0.824；不同寄主目亚种群的Hi平均值为0.347，Hs平均值为0.312，Gst平均为0.100，Nm平均为2.245。河南与辽宁菌株间以及蜘蛛目与螳螂目分离株间遗传分化系数最大，宁夏与陕西亚种群间以及鞘翅目与膜翅目分离株间最小；各寄主目亚种群间遗传分化较小，球孢白僵菌在不同目寄主间并无很强的专化性。
　　 4.遗传一致度和遗传距离：不同省份亚种群间的遗传一致度I平均为0.867和遗传距离D平均为0.145；不同寄主目亚种群间的I平均为0.945，D平均为0.057。其中，河南与辽宁菌株间以及蜘蛛目与螳螂目分离株间遗传距离最大，宁夏与陕西亚种群间以及鞘翅目与膜翅目分离株间最小。按寄主目划分的亚种群间的平均遗传分化系数和平均遗传距离均低于按省份划分的亚种群。
　　 5.UPGMA聚类分析：按省份划分的13个亚种群间的聚类图表明：一些相距较远的省份亚种群聚在一起，而个别相邻省份的亚种群并没有聚在一起，因此遗传谱系与地理距离之间无明显的相关关系；按寄主目划分的9个亚种群间的聚类图表明：非昆虫纲的蜘蛛目的分离株要远比螳螂目与其它7目昆虫的分离株的亲缘关系近，除螳螂目亚种群外，其它亚种群聚为一类，因此遗传谱系与寄主来源之间也无明显的相关关系；单个省份亚种群的聚类分析表明：各省份亚种群都是异源谱系，白僵菌谱系的地理来源分布和寄主来源分布都是随机的，我国北方球孢白僵菌的遗传谱系与地理来源和寄主来源不存在明显的相关性；单个菌株间的聚类结果显示遗传谱系的分布具有一定的地域特征性：东北(包括内蒙古)和山东的绝大多数菌株聚在一起形成东北-山东系，西北的绝大多数菌株聚成西北系，而黄淮各省亚种群中，安徽亚种群(淮北地区)的菌株自成一系，河北、河南和山西亚种群混杂于西北各谱系之中，成为西北系的组分。然而，这种地域特征性分布仍不能证明各谱系的遗传距离与地理距离之间的相关性。
　　 综合以上结果表明，我国北方球孢白僵菌的遗传分化虽有一定的地域性特征，但与地理距离和寄主变异无明显关系；分化是选择压力的结果，我国北方球孢白僵菌的变异主要是由各不同寄主目内科间及属间的变异造成的，也是由各省不同采集地以及采集地内部不同微生境间的差异造成的。