基于mtCOI基因序列的中国葱斑潜蝇不同地理种群遗传多样性分析

【目的】葱斑潜蝇Liriomyza chinensis是葱蒜类蔬菜上的重要经济害虫,在我国广泛分布。本研究旨在阐析中国葱斑潜蝇的地理种群遗传分化。【方法】以中国8省12个不同地理种群的253头葱斑潜蝇为样本,测定其mtCOI基因序列;依据获得的mtCOI基因序列,利用MEGA7.0, DnaSP 6.1和Arlequin 3.5等软件对葱斑潜蝇地理种群的遗传多样性、基因流水平和遗传变异等进行分析。【结果】在253头个体的759 bp mtCOI基因片段中,获得13个单倍型,各单倍型间K2P遗传距离均小于0.02;其中单倍型Hap1为12个地理种群所共享,总发生频率高达81.82%。总群体单倍型多样性较低(H_d=0.327),核苷酸多样性(Pi)为0.00159,核苷酸平均差异数(K)为1.21011;葱斑潜蝇总群体遗传分化程度中等(F_ST=0.06971),基因交流较充分(Nm=3.33629)。分子方差分析(AMOVA)结果表明,遗传变异来源为群体内;总群体Tajima’s D检验值为显著负值;Mantel检测结果说明种群间的遗传距离与地理距离没有相关性。【结论】中国葱斑潜蝇地理种群的遗传多样性较低,基因交流较充分,遗传分化程度中等,且地理距离并不影响其遗传分化程度;葱斑潜蝇总群体在较近的历史时期未经历明显的种群扩张和种群增长。     

中哈边境区域黑腿星翅蝗遗传多样性与遗传分化研究

【目的】为了明确中哈边境区域黑腿星翅蝗Calliptamus barbarus Costa的遗传多样性,阐明其区域性发生的遗传机制。【方法】测定中哈边境新疆边境区域阿勒泰、塔城、博乐、伊犁等和哈萨克斯坦境内黑腿星翅蝗5个种群100个体的COⅠ基因全长序列(1 540 bp),利用DnaSP 5.0,MEGA 6.0和Arlequin3.5等软件分析种群遗传多样性与分化情况。【结果】共获得100条COⅠ基因序列,在5个地理种群中发现122个变异位点,包含69个单倍型,其中1个单倍型为4个种群所共享。种群间的遗传距离范围为0.001-0.086。总群体单倍型多样性指数H_d=0.987,各地理种群单倍型多样性介于0.973-0.995之间,总群体核苷酸多样性P_i=0.008 4,总群体的遗传分化系数G_(st)=0.004 5,总群体固定系数F_(st)=0.014 2,总基因流N_m=4.61。中性检验(Tajima's D=-1.553 3,P0.05;Fu’s Fs=-3.732 4,P0.05)结果表明中哈边境黑腿星翅蝗种群在较近的历史上没有出现群体扩张。单倍型网络图和NJ单倍型系统树结果一致,博乐种群与其他种群分化较明显,AMOVA分子变异分析结果表明中哈边境不同地理种群黑腿星翅蝗的遗传分化主要来自种群内部(98.56%),种群间变异水平很低(1.44%)。不同地理种群的遗传距离与地理距离间的相关性不显著。各单倍型散布在不同地理种群中,未形成明显的系统地理结构。【结论】中哈边境区域不同地理种群黑腿星翅蝗基因交流频繁,遗传分化程度低。     

基于线粒体COI、Cytb和COII基因的中国草地螟不同地理种群遗传分化分析

【目的】揭示中国草地螟Loxostege sticticalis不同地理种群的遗传分化程度。【方法】采用PCR技术扩增中国西北和华北地区草地螟11个地理种群的线粒体 COI, Cytb和COII基因序列,基于其序列变异及单倍型贝叶斯系统发育树和单倍型网络图分析,探讨不同地理种群间的遗传距离、分子系统发生关系及遗传分化程度。【结果】草地螟11个地理种群的线粒体 COI, Cytb和COII基因序列分别有24, 12和69个变异位点(分别占总序列的3.6%, 2.7%和8.8%),检测到的单倍型分别为22, 14和16个,单倍型多样度(Hd)分别为0.7600, 0.5842和0.7341,核苷酸平均差异度(K)分别为1.704, 0.752和3.997,不同单倍型间的遗传距离平均值分别为0.004, 0.005和0.013。总种群的Tajima’s D和Fu’s Fs值皆不显著,表明草地螟不同地理种群间的遗传分化不明显,群体大小稳定。根据各地理种群的单倍型建立的系统发育树和单倍型网络图表明,各单倍型散布在不同的地理种群中,无明显的地理分布格局。【结论】草地螟各地理种群的遗传距离与地理距离间不具有显著的相关性,其遗传分化不明显。     

基于线粒体COI基因序列的大豆食心虫中国东北地理种群遗传多样性分析

【目的】大豆食心虫Leguminivora glycinivorella (Matsumura)是一种危害大豆的主要害虫,在中国北方地区危害较重。本研究旨在探讨大豆食心虫在中国东北不同地理种群间的遗传变异。【方法】测定了10个不同地理种群153个个体的线粒体细胞色素氧化酶亚基Ⅰ (mtCOI)基因的657 bp序列,利用DnaSP 5. 0和Arlequin 3. 5. 1. 2等软件对大豆食心虫种群间的遗传多样性、基因流水平和分子变异进行分析。【结果】结果表明：10个地理种群间的COI基因共有36个变异位点和17个单倍型,其中1个单倍型为10个种群所共享。总种群的单倍型多样性指数Hd为0.456,各地理种群单倍型多样度范围在0~0.634之间。总群体的固定系数Fst为0.12545,遗传分化系数Gst为0.06326,总基因流Nm为3.49,且各种群间的基因流均大于1,种群间基因交流的水平较高。【结论】大豆食心虫种群内遗传多样性水平处于中低等水平。总群体和各种群的Tajima’s D检验结果皆不显著,说明中国东北地区大豆食心虫在较近的历史时期内没有出现种群扩张现象。AMOVA分子变异分析结果表明,大豆食心虫的遗传分化主要来自种群内部,而种群间未发生明显的遗传分化。各地理种群的单倍型在系统发育树上和中介网络图上散布在不同的分布群中,缺乏明显的地理分布格局。各种群的遗传距离与地理距离之间没有显著线性相关性,种群间的基因交流并未受到地理距离的影响。     

基于线粒体COI基因序列的黄胫小车蝗不同地理种群的遗传分化及基因流分析

黄胫小车蝗Oedaleus infernalis Saussure是一种在我国分布广泛、 对农牧业生产危害严重的经济害虫。本文对黄胫小车蝗10个地理种群的线粒体COI基因序列进行测序和分析, 利用DnaSP 5.0和Arlequin 3.5.1.2软件对该蝗虫种群间的遗传多样性、 遗传分化程度、 基因流水平及分子变异进行了分析, 建立了单倍型贝叶斯系统发育进化树和单倍型网络图。结果表明： 在所分析的144个序列样本中, 共检测到21种单倍型, 其中1种单倍型为10个地理种群所共享。总群体的单倍型多样性指数为0.653, 各地理种群单倍型多样度范围在0.423~0.790之间。总群体和各种群的Tajima’s D检验结果皆不显著, 说明该种害虫在较近的历史上未经历群体扩张。总群体的遗传分化系数Gst为0.04436, 固定系数Fst为0.05255, 基因流Nm为9.01。AMOVA分子方差分析结果表明, 黄胫小车蝗的遗传分化主要来自种群内部, 种群间的遗传变异水平较低。各地理种群的遗传距离的大小与其地理距离间没有显著的相关性。贝叶斯系统发育进化树与单倍型网络图显示, 黄胫小车蝗各地理种群中的单倍型散布在不同的分布群中, 分布格局较为混杂, 未形成明显的系统地理结构。研究结果揭示, 黄胫小车蝗各种群间的基因交流并未受到地理距离的影响。     

基于线粒体COⅡ基因的中国大豆食心虫不同地理种群遗传分化分析

【目的】大豆食心虫Leguminivora glycinivorella(Matsumura)是我国大豆Glycina max最重要的蛀荚害虫。本研究旨在探讨中国大豆食心虫不同地理种群的遗传分化情况。【方法】通过测定大豆食心虫19个地理种群208头老熟幼虫的线粒体COⅡ基因序列(723 bp),利用MEGA6.0和Dna SP 5.0等软件分析大豆食心虫不同地理种群的基因序列变异和遗传分化情况。【结果】在19个大豆食心虫地理种群中共获得208条COⅡ基因序列,发现61个变异位点,包含57个单倍型。总群体单倍型多样度Hd=0.8522,各地理种群单倍型多样度范围在0.1818~0.9546间,总群体的固定系数Fst=0.4619,总遗传分化系数Gst=0.1186,总基因流Nm=0.29。总群体Tajima’s D检验结果不显著,表明大豆食心虫在较近的历史时期未出现群体扩张现象,群体大小稳定。单倍型网络图、ML单倍型系统树及采用不同地理种群间遗传距离构建的UPGMA系统发育树均显示,贵阳(GY)和都安(DA)种群与其余地理种群分化明显。AMOVA分子变异分析结果显示,东北组、西北组、黄淮组、华南组及西南组种群组间所占总变异的比例大于组内。【结论】大豆食心虫不同地理种群间基因交流较少,整体的遗传多样性和遗传分化程度较高,遗传分化主要来自地理种群组间,且地理距离是影响不同地理种群间遗传距离的重要因素。     

基于线粒体Cytb基因的意大利蝗遗传多样性分析

【目的】分析新疆荒漠半荒漠草原意大利蝗Calliptamus italicus不同地理种群的遗传多样性,探讨新疆意大利蝗持续严重发生的分子生物学机制。【方法】测定并获得意大利蝗10个不同地理种群的100条Cytb基因全长序列(1 140 bp),利用DnaSP 5.0和Arlequin 3.5软件分析种群遗传多样性、遗传结构、遗传分化与分子变异,并构建了最大似然法系统发育树及单倍型中介网络图。【结果】在100个序列样本中,共检测出54个单倍型。总群体单倍型多样度H_d为0.890,各地理种群单倍型多样度范围介于0.818-1.000,总群体固定系数F_(st)、遗传分化系数分别为0.017 8、0.018 9,总基因流N_m为13.84,种群间遗传差异(3.31%)远小于种群内的遗传变异(96.69%),结果表明,意大利蝗群体稳定,历史上未出现群体扩张,地理距离可能不是影响种群间遗传距离的重要因素。【结论】新疆意大利蝗不同地理种群间基因交流频繁,通过种群内遗传变异提高适应外界环境能力,可能是其持续严重发生的重要原因之一。     

中国南方双斑长跗萤叶甲地理种群遗传 结构及Wolbachia感染

【目的】双斑长跗萤叶甲Monolepta hieroglyphica为多食性害虫,可取食为害多种农作物。本研究旨在探究中国南方地区分布的双斑长跗萤叶甲地理种群的遗传多样性、遗传结构及种群间的遗传分化程度与基因流水平,探究共生菌Wolbachia在中国南方双斑长跗萤叶甲地理种群中的多样性和感染情况。【方法】以线粒体COII基因作为分子标记,对中国南方双斑长跗萤叶甲14个地理种群403头个体的COII基因片段进行PCR扩增及测序,分析单倍型多样性(Hd)、种群间遗传分化指数(F_st)和基因流(Nm),并进行分子方差分析 (AMOVA)以及Tajima’s D和Fu’s Fs中性检验,构建单倍型中介网络关系图及系统发育树。PCR扩增Wolbachia的wsp基因,对供试种群进行Wolbachia感染率检测,并利用获得的wsp基因序列进行Wolbachia株系区分和系统发育分析。【结果】在供试的双斑长跗萤叶甲403头个体中共检测到23种COII基因单倍型,在系统进化上分成两大分支。总种群Hd为0.748,各种群的Hd在0.394~0.782间。中性检验结果表明种群在进化上遵循中性模型,在较近的历史时期内没有经历明显的群体扩张事件。总种群的F_st为0.2481,Nm为0.76,AMOVA结果表明种群间的遗传分化主要来自种群内部,占方差比率的73.75%。种群间的遗传距离与地理距离间无显著相关性(R=0.2898,P=0.0640)。14个地理种群的Wolbachia感染率在92.59%~100%之间,平均感染率为97.60%;基于wsp基因序列,在检测的感染个体中共发现6种Wolbachia株系(wMhie1~ wMhie6),均属于A大组,这6种株系与已知的代表性株系区别明显而在系统发生树中单独聚为一个分支。【结论】中国南方双斑长跗萤叶甲种群遗传多样性较高,多数种群间存在明显的遗传分化,种群间基因交流较低,遗传分化与地理隔离之间无显著相关性。Wolbachia在中国南方双斑长跗萤叶甲种群中具有很高的感染率及丰富的感染类群。     

基于线粒体COI序列变异的高原鼢鼠种群遗传分化研究

基于线粒体COI基因序列对高原鼢鼠7个地理种群的遗传多样性、遗传分化和基因流进行分析,158条COI基因序列中发现了570个变异位点,界定了54个COI单倍型。总体单倍型多样性指数Hd为0.911,种群单倍型多样性在0.278—0.964之间,高原鼢鼠的种群遗传多样性较高。群体总的遗传分化系数Fst为0.611,群体间的基因流Nm在-0.020—3.700之间,部分地理种群之间的遗传分化程度高,基因流弱。AMOVA分子变异分析显示,高原鼢鼠的遗传变异主要来自种群之间(77.56%),种群内部的遗传变异较低(22.44%)。中性检验(P0.01)与错配分析显示高原鼢鼠种群经历了群体扩张事件。IBD未检测到地理距离与种群间遗传距离的显著性相关关系(R2=0.124,P=0.118)。综合分析认为,高原鼢鼠不同地理种群间遗传分化的原因除地理隔离外,还与迁移扩散方式、进化过程和其他环境因素有关。     

基于线粒体COI基因的中国西南地区木领针蓟马地理种群的遗传分化分析

【目的】木领针蓟马Helionothrips mube近年来成为芋头Colocasia esculenta上的一种常见害虫。本研究旨在探讨其中国西南地区地理种群间的遗传变异。【方法】通过Sanger法测定了21个地理种群132头木领针蓟马的线粒体COI基因序列,利用MEGA, DnaSP, Arlequin和Network等软件对木领针蓟马种群间的遗传多样性、遗传分化、分子变异等进行分析。【结果】获得的木领针蓟马132条线粒体COI序列(643 bp)中共发现34个变异位点、16种单倍型,其中单倍型H1出现频率最高、分布最广。木领针蓟马总群体的遗传多样性较高(Hd=0.712, Pi=0.00413, K=2.655),遗传分化程度极大(Fst=0.3443),基因交流水平不高(Nm=0.96)。分子方差分析(AMOVA)表明,木领针蓟马的遗传分化主要来自种群内部,Mantel检测出种群地理距离与遗传距离呈正相关。总群体中性检验Tajima’s D值显著负值,Fu’s Fs值不显著,错配分布曲线呈多峰。综合种群间遗传距离、单倍型系统发育树及中介网络图结果,表明四川成都(CHD)、云南昌宁(CHN)和贵州遵义(ZY)3个种群的遗传分化程度均高于其他种群。【结论】中国西南地区木领针蓟马总群体的遗传多样性较高,遗传分化明显,种群间的基因交流受到地理距离的影响,总群体在较近的历史时期内没有出现扩张现象。     

中国甜菜夜蛾地理种群的遗传分化与基因流

【目的】为了明确我国甜菜夜蛾Spodoptera exigua地理种群间的遗传分化及基因流,阐明该种害虫在我国的种群历史动态。【方法】本研究对采自我国20个地理种群的529头甜菜夜蛾样品进行线粒体COI基因序列测定与分析,利用DnaSP 5.0和Arlequin 3.11软件分析种群间遗传多样性、遗传分化、基因流水平及分子变异,构建了单倍型系统发育树与单倍型网络图。【结果】在所分析的所有529个序列样本中,共检测出10个单倍型,其中Hap_1为所有种群所共享。总群体遗传多样性较低（Hd=0.257±0.025,Pi=0.0007±0.0001,Kxy=0.323）,群体间遗传分化较小（F_ST=0.211）,基因流水平较高（N_m=1.870）。AMOVA分析表明,甜菜夜蛾遗传变异主要来自种群内,种群间变异水平较低。各种群间遗传分化程度与地理距离无显著相关性（R²=0.005,P>0.05）。各单倍型相互散布在不同种群中,未形成明显系统地理结构。中性检验（Tajima’s D=-2.177, P<0.05; Fu’s F_S=-8.629, P<0.05)与错配分布分析表明,我国甜菜夜蛾种群曾经历种群近期扩张。【结论】研究结果揭示,甜菜夜蛾各种群间的基因交流并未受到地理距离的影响,验证了甜菜夜蛾具有高度的迁飞能力。     

Allozyme Variation and the Genetic Structure of Populations of the Rare Sedge Carex misera (Cyperaceae)

Abstract Carex misera is a rare sedge, endemic to rocky outcrops and mountain summits within the southern Appalachian Mountains from northern Georgia to northern North Carolina. We assessed allozyme diversity for 406 individuals from nine populations over most of the geographic range. Twenty-seven putative loci were assayed and eight (30%) were found to be polymorphic. Nei's gene diversity statistics ( H _T =0.043, H _S =0.019, G _ST =0.551) indicated low levels of variation but relatively highly differentiated populations, suggesting little gene flow. Significant deviations from genotypic expectations under Hardy-Weinberg equilibrium, high positive fixation indices, and the existence of small genetic neighborhoods within populations suggest that at least some inbreeding occurs. Cluster analysis of Nei's genetic identity statistics and principal component analysis of allele frequency data showed high similarity among the six southern populations with the two northern populations more differentiated from them and from each other. These results suggest that preservation of the northern populations is necessary to conserve the already low levels of genetic diversity within the species.     

POPULATION STRUCTURE OF DIPODOMYS INGENS (HETEROMYIDAE): THE ROLE OF SPATIAL HETEROGENEITY IN MAINTAINING GENETIC DIVERSITY

The giant kangaroo rat, Dipodomys ingens (Heteromyidae), is an endangered rodent that inhabits approximately 3% of its estimated historic range. Its current distribution is centered in two geographic areas, situated about 150 km apart, in south-central California. We sequenced a 293 base-pair fragment at the 5' end of the control region in 95 giant kangaroo rats from nine localities to examine the genetic structure of extant populations. We determine that mutations in this section of the control region follow a negative binominal distribution, rather than a Poisson. However, the distance between haplotypes is small enough that the difference between a tree that corrects for the non-Poisson distribution of mutations and one that does not, is minimal. This implies that the use of methods that assume a Poisson distribution of mutations, such as those based on coalescent theory, are justified. We find that the correlation between levels of genetic diversity and estimated census size is poor. This suggests that population sizes have fluctuated over time or that populations have not been isolated from one another, or both. We also examine the hierarchical structure of populations and find that the southern populations are not genetically subdivided but that there is significant subdivision between northern and southern populations and between some northern subpopulations. The phylogeographic relationship between northern and southern populations can primarily be attributed to isolation by distance, although the time since divergence between them appears to be less than the age of either. To examine the phylogeographic relationships in more detail we construct a minimum spanning tree based on Tamura-Nei gamma-corrected distances and superimpose on it the geographic position of haplotypes. This reveals that there is more genetic distance between some northern haplotypes than between any northern and southern haplotypes, despite the geographic distance separating north from south and the larger size of the southern population. It also reveals that one northern population, in the Panoche Valley, contains old allelic lineages and shares ancestral polymorphism with several other populations. It also shows that two, small, geographically remote populations contain a surprising amount of genetic diversity, but that different population/geographic processes have affected the structure of that diversity. We estimate the average migration rate among all populations to be 7.5 per generation, and conclude that a disproportionate number of migration events involve gene flow with one northern population, the Panoche Valley. We find evidence for the hypothesis that there has been an increase in population size in the remaining populations in the north and suggest that the Panoche Valley could play a role in these expansions. Finally we discuss the probabilitiy that the genetic structure of the southern populations has been affected by fluctuations in size. These results are briefly compared to other studies on the genetic structure of rodent populations.     

Allozyme Diversity in Populations of Cymbidium goeringii (Orchidaceae)

Abstract: Using 14 allozyme loci, we investigated levels of genetic diversity within populations, and degree of genetic divergence among 24 populations of Cymbidium goeringii (Orchidaceae) in Korea and Japan. Cymbidium goeringii maintains high levels of genetic diversity both at population (mean expected heterozygosity, H _e = 0.238) and species levels (0.260). Means of H _e found in 24 populations were not significantly different from each other. About 90 % of the total variation in the species is common to all populations (mean G _ST = 0.108). No unique allele was found in any population. The indirect estimate of gene flow based on the mean G _ST was high ( Nm = 2.06). Nei's genetic identities for pairs of populations had high values (mean = 0.974 [SD = 0.013]). The Mantel-Z test showed a significant correlation between genetic distance and geographic distance. However, the mean G _ST value between 17 populations in Korea and seven Japanese populations was relatively low (0.029), even though the land connection between the southern Korean peninsula and southern Japanese archipelagos has not existed since the middle Pleistocene. Large numbers of small seeds of C. goeringii might travel long distances by wind from populations to populations both in Korea and Japan, increasing genetic diversity within populations and maintaining low genetic differentiation among populations.     

基于微卫星标记的中国枣食芽象甲地理种群遗传多样性分析

【目的】枣食芽象甲Scythropus yasumatsui是我国北方枣树Zizyphus jujuba上的一种重要的灾害性害虫,在陕西、山西、河北、河南等枣树主产区普遍发生。本研究旨在揭示我国枣食芽象甲不同种群间的遗传分化和基因交流规律。【方法】利用枣食芽象甲转录组测序的SSR序列,使用荧光标记PCR及毛细管电泳分型方法,筛选出8个微卫星位点,对我国5个省份(山西、陕西、宁夏、河北和河南)10个地理种群共308头枣食芽象甲样本进行种群遗传多样性分析。【结果】8个SSR位点均存在无效等位基因且偏离哈迪 温伯格平衡。各位点的有效等位基因数(Ne)为2.113~8.016,多态信息含量(PIC)为0.561~0.908,期望杂合度(He)为0.476~0.865;种群间遗传分化系数(Fst)平均值为0.151;基因流(Nm)平均值为1.594。枣食芽象甲种群间遗传分化系数与地理距离之间显著正相关(r=0.596, P=0.0035),基于Nei’s遗传距离和Cavalli-Sforza & Edwards余弦遗传距离的系统进化树将10个地理种群均聚为3个相同的分支。【结论】结果说明,枣食芽象甲种群遗传多样性较高,不同地理种群间存在高度的遗传分化,且有一定的基因交流;地理隔离是影响枣食芽象甲地理种群遗传分化和基因交流的重要因素。     

臭柏天然居群遗传多样性及演变历史分析

为了合理有效地保育天然臭柏(Juniperus sabina L.)种质资源,追溯和阐释其分布格局的历史成因,本文对我国内蒙古自治区、陕西省、甘肃省和青海省共10个天然臭柏居群388个个体的核糖体内转录间隔区(ITS)序列片段进行测序分析。结果显示:臭柏ITS序列总长度为1089 bp,共含有25个变异位点,定义32个单倍型,其中H4和H6单倍型为共有单倍型;分子变异分析(AMOVA)显示,臭柏居群变异主要来源于居群内,遗传变异为95.04%,而居群间遗传变异仅4.96%,居群间差异水平极显著(F ST=0.0496,P<0.001);Network单倍型网络分析表明,H4和H6为古老单倍型,其他单倍型是由他们衍生而来;遗传分化系数N ST(0.072)0.05)。推测臭柏起源于第三纪中新世(Miocene)中期约12.38 Mya,在第四纪冰期可能存在多个小型避难所。沙埋产生不定根的扩繁能力和较好的有性更新环境可能是沙地居群遗传多样性高于山地居群的决定性因素。