外来入侵种红脂大小蠹COⅠ基因分化的研究

红脂大小蠹Dendroctonu svalens LeConte为近年来危害最为严重的外来入侵生物。本研究利用特异引物扩增出红脂大小蠹COⅠ基因序列(GenBank登录号:GQ495096-GQ495128),在160个位点中发现3个该种与大小蠹属其他种不同的特异位点;比较不同地理种群的红脂大小蠹,发现中国种群间遗传分化不明显,说明入侵种的瓶颈效应,而遗传变异是入侵种与环境长期互作的结果;基于COⅠ基因序列比对的研究发现,入侵中国的红脂大小蠹与该虫原发生地北美洲部分种群具有同源性。     

三种松树内生真菌的分离鉴定及其对红脂大小蠹伴生真菌的拮抗作用

【背景】松树的内生真菌会影响红脂大小蠹及其伴生真菌的生长及扩散,从而影响红脂大小蠹的入侵。【目的】掌握赤峰地区红脂大小蠹寄主树种内生真菌的物种多样性,筛选对其伴生菌有拮抗作用的菌株,为红脂大小蠹的生物防治提供资源。【方法】采用组织分离法、形态学鉴定和internal transcribed spacer (ITS)序列分析相结合的方法对红脂大小蠹寄主树种油松、樟子松和潜在寄主落叶松进行内生真菌多样性研究,并用两点对峙法进行拮抗菌株筛选。【结果】松树内生真菌鉴定为2门6纲10目18科19属,其中落叶松韧皮部分离到的内生真菌数量最多,为39株,隶属于9属12种,真菌检出率为43.33%;油松次之,为30株,隶属于7属8种,真菌检出率为33.33%;樟子松最少,为29株,隶属于10属13种,真菌检出率为32.22%。3个树种的内生真菌相似性较低,无共有的菌种,青霉属(Penicillium)和篮状菌属(Talaromyces)是唯二的共有菌属,且青霉属在3个树种中均为优势菌属。平板对峙结果表明90%以上的树木内生真菌均能够与伴生真菌形成稳定的对峙,抑制率在50%-86%之间,且Phialocephala sp.和Pochonia bulbillosa对伴生菌的抑制率能高达93.7%。【结论】松树韧皮部的内生真菌具有较高的生防潜力,Phialocephala sp.和P. bulbillosa对红脂大小蠹伴生菌有较好的抑制效果,可作为红脂大小蠹的生防资源。     

黑里河地区红脂大小蠹出孔与降落位置的研究

【目的】明确红脂大小蠹Dendroctonus valens羽化出孔位置及受吸引时的降落位置,为监测和诱捕等防治技术提供理论依据。【方法】在内蒙古自治区黑里河国家级自然保护区,通过对受害油松的干基部及周边地面进行分区采集,统计红脂大小蠹的出孔位置;统计扬飞期受引诱剂吸引的红脂大小蠹的降落位置。【结果】红脂大小蠹多在寄主树木根部越冬,成虫出蛰伏后咬破根皮向上挖穿土层到达地表;受害树干基及周围地表不同区域出孔的红脂大小蠹比例存在极显著差异（P<0.001）。在距受害树干基0-50 cm的地表区域内捕获的红脂大小蠹最多,占79.90%±16.99%,其次为距受害树干基50-100 cm的区域,捕获比例为17.77%±14.12%,在树干上捕获的红脂大小蠹的比例较低。明确了红脂大小蠹寻找寄主时的降落位置,在不同区域的降落比例具有极显著差异（P<0.001）。在树干距地表0-50 cm高处降落的红脂大小蠹最多,占比为41.09%±4.25%,其次是树干50-100 cm的区域,占27.47%±4.31%,此外树干100-150 cm的区域、地面距干基0-150 cm范围内也均有红脂大小蠹降落。【结论】在黑里河地区,红脂大小蠹多在根部越冬,翌年多在距干基0-50 cm的地表区域内出孔并扩散。在使用熏蒸法防治时,建议以受害树为中心覆盖50 cm的地面,如有条件可覆盖到距干基100 cm;红脂大小蠹在寻找寄主时,多降落在树干距地面0-50 cm的高度,建议在较低的高度悬挂诱捕器。     

墨天牛属昆虫COⅠ基因比较及系统学初步研究

【目的】对11种墨天牛线粒体DNA细胞色素氧化酶C亚基Ⅰ基因(COⅠ)进行比较并对墨天牛属系统发育关系进行初步探讨。【方法】本文测定分析了11种墨天牛线粒体DNA细胞色素氧化酶C亚基Ⅰ基因(COⅠ),并采用简约法和贝叶斯推论法构建了墨天牛属的分子进化树。【结果】序列比对分析得到470 bp大小的COⅠ基因片段,其中可变异位点169个(36.0%),保守位点301个(64.0%),转换/颠换的平均值(R值)为1.03,说明此段序列适合于分子进化树。利用不同系统发育重建方法得到的进化树具有相似的拓扑结构,同时结合形态学分类特征对墨天牛属昆虫的分子系统进化关系进行探讨。结果显示分子结果与形态分类结果相似。【结论】利用COⅠ基因构建的墨天牛属系统发育树是探讨墨天牛分类的有效方法。     

青岛发现危害黑松新害虫——松曲毛小蠹Cyrtogenius luteus (Blandford)

【目的】山东省青岛市崂山区的黑松上发现小蠹危害情况,本研究对采集到的小蠹进行鉴定,以明确小蠹种类,为更好地调查生物多样性以及开展林间蛀干害虫监测和防控工作提供依据。【方法】对采自黑松树体上的小蠹进行形态学观察、拍照,并且提取其基因组DNA,利用小蠹亚科通用引物扩增线粒体细胞色素氧化酶亚基Ⅰ(COⅠ)序列进行测序,在NCBI数据库中进行序列比对。【结果】基于形态学和分子生物学2方面的鉴定,采集到的小蠹为松曲毛小蠹。其成虫体黄色,前胸背板前端有类似横向刻痕,鞘翅面有凹凸不平的沟,整个虫体侧缘有稀疏的绒毛,雌虫头部绒毛多于雄虫。基于COⅠ基因序列构建系统发育树( ML树) 显示,山东青岛小蠹样本与意大利样本序列聚成一支,置信度为 100%。【结论】黑松上发现的松曲毛小蠹为山东新记录种。此研究结果为小蠹快速DNA鉴定以及溯源分析提供基础数据,有关部门应加强黑松蛀干害虫的监测和防控。     

从进境杨木中首次截获条纹根瘤象(鞘翅目:象甲科)

【目的】2016年9月临沂出入境检验检疫局从德国进境的杨木原木中检出活体象甲科昆虫。【方法】通过形态学观察与线粒体DNA细胞色素氧化酶(mt COⅠ)序列测定及系统进化分析,对该虫进行了物种鉴定。【结果】该虫的形态特征与条纹根瘤象相似;测序分析发现,其COⅠ序列特征与Gen Bank中条纹根瘤象mt COⅠ序列相似性为100%;系统进化树表明,其与条纹根瘤象聚为一组。【结论】以上结果证实该虫为条纹根瘤象。这是我国首次从进境带皮杨木中截获该有害生物,需引起检验检疫部门的重视。     

斑皮蠹属昆虫COⅠ基因比较及系统学初步研究

对6种斑皮蠹线粒体DNA细胞色素氧化酶C亚基Ⅰ基因(COⅠ)进行比较并对斑皮蠹属系统发育关系进行初步探讨。本研究测定分析了6种斑皮蠹线粒体DNA细胞色素氧化酶C亚基Ⅰ基因(COⅠ),并采用简约法和贝叶斯推论法构建了斑皮蠹的分子进化树。序列比对分析得到365 bp大小的COⅠ基因片段,其中可变异位点182个(49.9%),保守位点174个(47.7%),转换/颠换的平均值(R值)为0.9,说明此段序列适合于分子进化树。利用不同系统发育重建方法得到的进化树具有相似的拓扑结构,同时结合形态学分类特征对斑皮蠹属昆虫的分子系统进化关系进行探讨。研究显示分子结果与形态分类结果相似。利用COⅠ基因构建的斑皮蠹系统发育树是探讨斑皮蠹系统学的有效方法。     

谷蠹线粒体COⅠ基因序列及种群遗传变异分析

【目的】对谷蠢的不同种群的线粒体COⅠ基因扩增片段进行比较,对谷蠹种群遗传结构进行深入分析。【方法】对15个谷蠢种群的100个个体进行细胞色素氧化酶Ⅰ(COⅠ)基因部分序列进行分析。【结果】得到691 bp长度的片段,3个位点的密码子中,A+T的含量平均值为63.2%,在3个密码子中的含量分别是85.2%,53.3%和57.0%。这种A+T含量的偏向在第1位点较第2和第3位点强。序列中A,T,C,G的含量分别为33.2%,32%,18.7%,16.2%。691 bp长度的碱基中,共发现26个多态位点,定义了25种单倍型,其中种群间共享单倍型有7个。【结论】15个谷蠹种群之间存在一定的基因流(N_m=1.35),使用AMOVA分析种群的遗传结构表明,谷蠹种群的变异主要发生在种群内部的个体间。     

红脂大小蠹入侵机制与化学生态学研究

红脂大小蠹Dendroctonus valens LeConte是近来入侵我国的重大林业害虫,入侵山西后迅速在相邻省份扩展蔓延。文章围绕作者对红脂大小蠹入侵来源地、暴发机制以及红脂大小蠹化学生态学等领域开展的研究工作进展进行了总结。历史资料记载和分子证据均支持红脂大小蠹由北美(美国西海岸)地区传入。松树萜烯类化合物是红脂大小蠹寻找适合寄主的重要信号物质,近期在北美和中国几个地区同时开展的研究,确认了3-蒈烯对红脂大小蠹具有最强引诱作用,该研究结果简化和修正了先前北美一直使用的3组分植物源引诱剂配方;在筛选有效引诱成分的基础上,开展了引诱剂定量缓释载体的研究,该释放载体已经被授权专利,并得到广泛推广应用。红脂大小蠹信息素一直没有得到鉴定,近来通过对红脂大小蠹后肠提取物的分析,分离鉴定了5种电生理和行为上有生物活性的萜烯类氧化物,其中有3个组分对红脂大小蠹植物源引诱剂具有增效作用。在驱避剂方面,研究证实了马鞭草烯酮以及非寄主挥发物对红脂大小蠹具有驱避作用。同时,研究证明,马鞭草烯酮对红脂大小蠹的作用存在剂量效应。目前,作者正开展红脂大小蠹-共生菌-寄主松树三者相互关系以及红脂大小蠹与土著种之间化学通讯等方面的研究,以期阐明红脂大小蠹的入侵性及暴发机制,寻求更有效的控制途径。     

中国橘小实蝇不同地理种群遗传多样性分析

【目的】为推测中国橘小实蝇Bactrocera dorsalis向北方扩散的路径和北方地区的传播来源。【方法】本研究对橘小实蝇15个地理种群的144个样本的mtDNA COⅠ序列进行测定;依据mtDNA COⅠ序列利用相关软件对橘小实蝇不同地理种群的遗传多样性、遗传分化等进行分析。【结果】在橘小实蝇144个样本的mtDNA COⅠ序列中获得了75个单倍型,其中单倍型H＿7为7个地理种群所共享,北方地理种群与原发生地区种群间存在共享单倍型,绝大部分为种群独享单倍型。15个橘小实蝇地理种群总体表现出高水平的核苷酸多样性(Pi=0.02076)和单倍型多样性(Hd=0.99413),不同橘小实蝇地理种群间遗传分化较大。系统进化树显示,橘小实蝇各地理种群中的单倍型分布格局较为混杂,未形成明显的系统地理结构;系统进化树分为2支,湖北武汉、重庆北碚、福建福州、湖南衡阳、江苏南京、海南海口、河北保定、河南郑州、广东广州的地理种群聚为一支,海南三亚、广西南宁、云南丽江、湖南邵阳、山东泰安、山东临沂的地理种群聚为一支,北方新发生地理种群在两个分支中均有分布。橘小实蝇整体错配分析结果显示为单峰,表明橘小实...     

北京地区红脂大小蠹空间分布型与抽样技术研究

对北京地区红脂大小蠹Dendroctonus valens LeConte空间分布型进行了研究。结果表明红脂大小蠹成聚集分布,其聚集原因是由红脂大小蠹本身的聚集行为或聚集行为与环境的异质性共同作用引起。同时,应用Iwao统计方法,提出了最适理论抽样数和最佳序贯抽样模型。     

陕西红脂大小蠹天敌种类调查

对陕西红脂大小蠹Dendroctonus valens LeConte危害区的天敌种类调查表明,寄生于红脂大小蠹的病原真菌共有5种,其中幼虫期有头孢霉Cephalosporium sp.、球孢白僵菌Beauveria bassiana和拟卵孢霉Ovulariopsis sp.,成虫期有球孢白僵菌Beauveria bassiana、枝顶孢霉Acremonium sp.、头孢霉Cephalosporium sp.、木霉Trichoderma sp.4种,其中以球孢白僵菌和枝顶孢霉Acremonium sp.的致病能力最为显著。捕食性天敌昆虫主要有西岳蛇蛉Agulla xiyue Yang et Chou、日本弓背蚁Camponotus japionicus Mayr、中华红林蚁Formica sinensis Wheeler、蚁形郭公甲Thanasimus formicarius(L.)及纤细阎甲Platysoma attenuata(LeConte),它们对红脂大小蠹均有较明显的控制作用。寄生性天敌主要有1种寄生蝇和1种茧蜂。     

Genetic diversity and biogeography of red turpentine beetle Dendroctonus valens in its native and invasive regions

Sequences of 479 bp region of the mitochondrial COI gene were applied to detect population genetic diversity and structure of Dendroctonus valens populations. By comparing the genetic diversity between native and invasive populations, it was shown that the genetic diversity of Chinese populations was obviously lower than that of native populations with both indices of haplotype diversity and Nei's genetic diversity, suggesting genetic bottleneck occurred in the invasive process of D. valens , and was then followed by a relatively quick population buildup. According to phylogenetic analyses of haplotypes, we suggested that the origin of the Chinese population was from California, USA. Phylogenetic and network analysis of native populations of D. valens revealed strong genetic structure at two distinct spatial and temporal scales in North America. The main cause resulting in current biogeographic pattern was supposedly due to recycled glacial events. Meanwhile, a cryptic species might exist in the Mexican and Guatemalan populations.     

Frontalin: De novo biosynthesis of an aggregation pheromone component by Dendroctonus spp. bark beetles (Coleoptera: Scolytidae)

The pheromone component, frontalin (1,5-dimethyl-6,8-dioxabicyclo[3.2.1]octane) is thought to be formed in Dendroctonus spp. bark beetles through the cyclization of oxygenated 6-methyl-6-hepten-2-one (6-MHO). Unlike many of the isoprenoid pheromone components of bark beetles, there is no obvious immediate host conifer precursor for 6-MHO or frontalin. To elucidate the biosynthetic pathway of frontalin, juvenile hormone-treated male Dendroctonus jeffreyi were injected separately with [1-(14)C]acetate, [2-(14)C]mevalonolactone, [1-(14)C]isopentenol, [1-(14)C]:[1-(3)H]isopentenol, and [4,5-(3)H]leucine. Subsequently volatiles were collected on Porapak Q from these males and abdominal tissues were extracted. Radio-HPLC analyses of extracts from males injected with each radiolabeled substrate showed that radioactivity from the injected precursors eluted in a peak with a retention time that matches that of unlabeled frontalin. In all cases, HPLC fractions containing radiolabel that eluted at the same time as a frontalin standard were analyzed by GC-FID and GC-MS to confirm the presence of frontalin. In a separate study, male D. jeffreyi were injected with [1-(13)C]acetate and an abdominal tissue extract from these insects was analyzed by tandem gas chromatography-isotope ratio monitoring-mass spectrometry (GC-IRM-MS), which unequivocally showed incorporation of (13)C into frontalin. Because mevalonate is the key intermediate in the isoprenoid pathway, its incorporation (as mevalonolactone) into frontalin provides compelling evidence that the biosynthesis of frontalin involves that pathway in some form. In the experiment with [1-(14)C]:[1-(3)H]isopentenol, there was no significant difference in the mean percentage incorporation of either radioisotope into frontalin. This supports the role of the classical isoprenoid pathway, as tritium would be lost if only a hybrid pathway were involved. Confirming that de novo synthesis may be general to all Dendroctonus spp., (14)C-acetate was also incorporated into frontalin by females of D. rufipennis and D. simplex. A radiolabeled precursor/pathway inhibitor study showed that the fatty acid synthase inhibitor, 2-octynoic acid, increased (although not significantly) the mass of frontalin produced and significantly increased the percentage incorporation of radioactivity from [1-(14)C]acetate into frontalin. This suggests that as fatty acid biosynthesis is blocked, an increased amount of acetate is funneled into frontalin production via the isoprenoid pathway.     

利用ISSR标记分析红脂大小蠹微生境中球孢白僵菌遗传多样性

针对红脂大小蠹危害程度不同的3个地区的球孢白僵菌种群,利用ISSR（inter-simple sequence repeat）分子标记分析了各个种群的遗传多样性。从19条引物中筛选出10条多态性高、稳定性好的ISSR引物用于扩增分析。68株球孢白僵菌的Nei’s基因多样性（h）为0.2973,Shannon指数（Is）为0.4488。旬邑、宜君、古交3地白僵菌种群间的基因分化系数（GST）为0.0525,基因流（Nm）为9.0255;而来源于土壤、红脂大小蠹、蛀屑和树皮的白僵菌种群间的基因分化系数为0.1449,基因流为2.9508。各球孢白僵菌种群表现出不同的多样性水平,旬邑种群和红脂大小蠹虫种群的遗传多样性相对较高;地理分布种群间的差异不如分离基质种群间的差异明显,地理分布种群间存在明显的基因交流,而分离基质种群间的基因流较低,遗传分化明显。     

微流控芯片技术用于三种小蠹COⅠ-COⅡ区的PCR-RFLP分析

本研究运用PCR-RFLP对红脂大小蠹Dendroctonus valens LeConte、长毛干小蠹Hylurgops longipilis Reiher和六齿小蠹Ips acuminatus Gyllenhal mtDNA的COⅠ-COⅡ基因进行扩增。通过酶切位点的分析比较,筛选特异性的内切酶,结合微流控芯片技术对酶切产物进行快速检测。建立3种小蠹的准确、快速区分鉴定方法。     

Mitochondrial COI gene transfers to the nuclear genome of Dendroctonus valens and its implications

Mitochondrial gene transfer to the nuclear genome could affect the accuracy of results in population genetics and evolutionary studies using mitochondrial gene markers. In a population genetics study of the red turpentine beetle (Dendroctonus valens), an invasive species in China, we found numerous ambiguous sites existing in the Cytochrome Oxidase I (COI) gene sequences obtained directly from polymerase chain reaction (PCR) products amplified from total genomic DNA using universal primers. By comparing the profiles of restriction endonuclease digestions and the sequences of PCR products amplified from mitochondrial DNA and nuclear DNA of the same individuals, we confirmed it was a phenomenon of mitochondrial gene transfer to the nuclear genome. Large numbers of COI pseudogenes were detected in this species. According to different levels of condon position bias and phylogenetic analysis, these should have originated from independent integration events. The impact of nuclear mitochondrial DNA sequences on population genetics analyses was discussed.     

红脂大小蠹传入中国危害特性的变化

通过对山西省灵空山林场与北京小龙门林场的红脂大小蠹危害情况进行详细调查,运用生态位理论对红脂大小蠹选择入侵不同树势油松进行分析,同时查阅陕西、山西、河北、北京等地红脂大小蠹危害的多年历史资料,以此来探讨红脂大小蠹传入中国后危害特性的变化。结果表明：红脂大小蠹传入中国后已由最初危害衰弱木和受伤木的次期性害虫变异为主要危害健康木和轻度衰弱木的初期性害虫,从而为揭示其种群扩张过程、灾害发生机制以及采取相应的控制措施提供了重要的理论依据。