烟粉虱B型与Q型种群遗传多样性的AFLP分析

烟粉虱Bemisia tabaci(Gennadius)是由多种生物型或物种组成的复合种。Q型烟粉虱在我国部分地区正在取代B型烟粉虱成为优势生物型。烟粉虱Q型与B型遗传多样性比较研究为解析这2种生物型入侵的遗传学基础具有重要的意义。本文利用AFLP技术研究了Q型(包括Q1型、Q2型)、B型烟粉虱种群的遗传多样性。结果表明:Q型烟粉虱遗传多样性高于B型烟粉虱;Q1型烟粉虱各项遗传多样性指数均接近于Q2型。最后探讨了AFLP与SSR分子标记的各自特点。     

微卫星位点在Q型烟粉虱入侵种群中的多态性分析

近年来烟粉虱Bemisia tabaci(Gennadius)Q型入侵我国并在部分地区取代B型成为了烟粉虱优势生物型。外来物种的入侵过程及农药使用等因素可影响种群的遗传多样性水平及其遗传结构。本研究分析了4个微卫星位点在Q型烟粉虱入侵种群的多态信息含量(PIC),并在此基础上进行了遗传多样性分析。结果表明这些微卫星位点在Q型烟粉虱入侵种群中具有中度或高度多态性,说明微卫星位点能有效分析Q型入侵种群的遗传多态性。本研究为利用微卫星标记研究Q型入侵种群的遗传结构奠定了基础。     

烟粉虱B型和Q型群体遗传结构的RAPD分析

近20年来,烟粉虱B型传入世界各地并暴发成灾,成为一种重要的农业入侵害虫; 烟粉虱Q型则是近几年引起人们高度重视的一种新的入侵生物型,目前已传入许多国家并造成一定危害。本文利用RAPD分子标记对烟粉虱B型和Q型不同地理种群的遗传结构进行了分析。结果表明：（1）引物H16对烟粉虱B型不同种群扩增的特异带,能有效区分烟粉虱B型和Q型、浙江非B/Q型种群;（2）烟粉虱Q型种群各项遗传多样性指数均比烟粉虱B型的要高;（3）我国烟粉虱Q型来自伊比利亚半岛的可能性比来自中东地区的可能性要大。另外,聚类分析结果提示,RAPD分子标记能有效地区分烟粉虱不同生物型,但可能不适用于生物型之间亲缘关系分析。     

基于微卫星标记对中国Q型烟粉虱早期入侵种群与B型烟粉虱种群的遗传结构分析（英文）

2003年首次在云南昆明发现Q型烟粉虱Bemisia tabaci (Gennadius)传入中国。随后几年时间内, 它在许多省份逐年取代了B型烟粉虱种群。2008年后,Q型烟粉虱基本上成为了中国多数省份农区的优势生物型。为了进一步揭示Q型烟粉虱在中国快速扩散以及取代B型烟粉虱的遗传学基础, 本研究利用11个微卫星位点分析并比较了2003年中国云南昆明Q型烟粉虱入侵种群及其他地点的11个B型入侵种群, 西班牙2个Q型土著种群, 以色列1个Q型入侵种群, 以色列1个B型土著种群, 以及西班牙、 美国与澳大利亚的5个B型入侵种群的遗传结构。结果表明, 中国Q型烟粉虱早期种群（云南昆明种群）可能来自于西部地中海地区。中国B型烟粉虱种群遗传多样性高于西班牙、 澳大利亚、 美国B型种群, 中国B型可能存在多次传入或某个混合种群的再次传入。相对于原产地种群, 中国Q型烟粉虱早期入侵种群与B型烟粉虱种群遗传多样性并没有明显降低, 表明Q型与B型烟粉虱种群可能经历了较小的瓶颈效应或奠基者效应。中国Q型烟粉虱早期入侵种群遗传多样性高于B型烟粉虱种群, Q型烟粉虱这种较高的遗传多样性可能为其较强的生态适应性提供了遗传基础, 有利于Q型烟粉虱在新的环境下快速扩散并取代B型烟粉虱。     

Q型烟粉虱东地中海种群遗传多样性的mtCOI与SSR分析

前期研究表明入侵我国山东的Q型烟粉虱Bemisia tabaci（Genn.）种群来源于西地中海地区而非来源于东地中海地区。为了揭示Q型烟粉虱的入侵遗传机制, 本研究进一步利用线粒体COI（mtCOI）基因与6个具有多态性的微卫星位点（SSR）分析了东地中海Q型烟粉虱（Q1支系与Q2支系）种群的遗传多样性, 并与西地中海种群遗传多样性的前期研究结果进行了比较分析。基于mtCOI基因与微卫星标记分析结果表明, 东地中海种群与西地中海种群一样也具有较高的遗传多样性, 然而两个地区种群存在着遗传异质性。不同入侵性种群遗传结构的比较研究将为进一步解析外来种群的入侵生理生态机制奠定基础。     

烟粉虱生物型研究进展

烟粉虱B em isia tabaci(G ennad ius)是一种取食植物汁液的重要农业害虫,同时也是许多植物病毒最重要的传播介体之一。烟粉虱被认为是由许多具有明显遗传分化的不同种群即生物型组成的复合种,其中B型烟粉虱是一种入侵性最强的生物型,几乎在世界各地均有分布。由于不同生物型的烟粉虱在寄主范围、传毒能力、地理分布、抗药性等许多生物学方面存在差异,因此对烟粉虱生物型的鉴定及其遗传分化研究对于该害虫的可持续控制具有重要的指导意义。烟粉虱生物型的鉴定方法包括生物学鉴定、酶谱鉴定以及分子标记鉴定的方法,其中使用的分子标记包括RAPD、AFLP、rDNA-ITS1、m tDNA CO I以及SSR等标记。目前,不同生物型的烟粉虱尤其B型烟粉虱的分类地位仍然存在争议。介绍了不同生物型烟粉虱的生物学差异、鉴定方法及其遗传分化研究的最新进展,同时探讨了不同生物型烟粉虱的分类地位和研究方向。     

B型烟粉虱的入侵机理与控制基础——国家重点基础研究发展计划“农林危险生物入侵机理与控制基础研究”进展

针对B型烟粉虱入侵后的暴发性及生态系统的可侵入性,开展了B型烟粉虱的入侵机制、成灾机理和控制基础研究.结果显示,目前我国至少存在6种生物型（B,Q,ZHJ-1,ZHJ-2,ZHJ-3,FJ-1）,其中B型烟粉虱在我国大部分地区、Q型烟粉虱在我国长江流域已成为优势种群,给蔬菜、花卉和棉花生产造成严重危害.寄主植物、地理环境及杀虫剂可诱导B型烟粉虱产生遗传分化,使其种群遗传结构发生快速演变;黄瓜和南瓜可诱导羧酸酯酶（CarE）和谷胱甘肽S-移酶（GSTs）活性升高,增强B型烟粉虱抗药性;植物次生物可诱导B型烟粉虱解毒酶活性升高.B型烟粉虱所具有的较强的高温胁迫适应能力和热激蛋白基因的表达与响应密切相关.B型烟粉虱可取代土著烟粉虱,B型烟粉虱与土著烟粉虱间的非对称交配干扰及其与植物双生病毒间的互利共生加剧了B型烟粉虱的入侵;特定条件下B型烟粉虱可取代温室粉虱,较强的逆境适应能力、较快的种群增长力可能是B型烟粉虱取代温室粉虱的主要机制;较强的对寄主转换的适应能力与B型烟粉虱寄主谱扩张有关.土著天敌对B型烟粉虱具有较强的控制潜能;B型烟粉虱3,4龄若虫及蜜露可诱导丽蚜小蜂产生强烈的搜索行为,若虫利它素在丽蚜小蜂寄主搜索和定位中具有重要作用.研究结果为阐明B型烟粉虱入侵种群在我国的遗传分化与快速演变机制和分子生态适应机制、探明种群形成与扩张过程中生态对策的调整及其效应提供了理论依据,为B型烟粉虱的生物生态控制途径和持续治理策略提供了保障。     

Q型烟粉虱在中国的入侵生态过程及机制

外来种的入侵生态过程及机制是入侵生物学重要的研究内容, 相关领域的案例分析对入侵生物学学科构建具有重要的理论意义, 对于入侵生物的防控具有重要的实践价值。但迄今中国对外来种的入侵生态过程及机制案例分析较少。而近10年来中国学者对重大入侵昆虫Q型烟粉虱Bemisia tabaci的研究为这方面的分析提供了可能。基于上述因素, 本文以Q型烟粉虱为例, 追溯了Q型烟粉虱成功入侵中国的生态过程, 总结了该昆虫成功入侵的生态过程特征, 从种群遗传结构、 生态因子及人类活动等方面解析了该虫成功入侵的机制, 展望了Q型烟粉虱入侵生物学未来的研究方向。我们认为, Q型在中国的入侵生态过程具有传入隐蔽、 扩散快速、 危害严重等特点; Q型烟粉虱成功入侵中国涉及Q型烟粉虱种群遗传学基础、 生态因子及人类活动等多种因素, 其中杀虫剂在中国的大量使用对Q型取代B型的驱动作用可能是Q型烟粉虱在中国成功入侵的重要因素。     

基于16S rDNA基因的中国部分地区非B型烟粉虱系统发育关系分析

【目的】烟粉虱Bemisia tabaci是一个快速进化的复合种。由于近年来烟粉虱危害不断增加, 其生物型问题也越来越受到关注。在我国, 不仅存在危害严重的B型烟粉虱, 同时也已发现多种非B型烟粉虱。通过鉴定我国部分地区目前发生的烟粉虱生物型种类, 分析它们与世界各地不同生物型之间的关系, 可为我国烟粉虱的生物型检测和综合防治提供依据。【方法】利用16S rDNA基因作为分子标记, 鉴定了2005年与2006年在我国6个省份（自治区）采集的22个非B型烟粉虱样本的生物型, 并探讨了各生物型之间的系统进化关系。【结果】所研究的22个非B型烟粉虱归属于Q型、Nauru型和An型, 3种生物型之间的遗传距离在10%以上, 但是Q生物型与B生物型之间的亲缘关系最近, 遗传距离在2.8%~4.0%范围内; 进化分歧数据还表明, 不同生物型之间的遗传距离明显大于同一生物型内遗传距离, 其中Q型内部差异最小, 在0.9%以内; 同时结果表明目前在我国多个生物型共同存在是一个普遍的现象, 其中Nauru型的分布较广泛; 在云南地区检测到的非B型烟粉虱生物型类型最多。【结论】烟粉虱生物型遗传分化复杂, 利用16S rDNA基因能有效鉴定烟粉虱的生物型。     

微卫星位点BEM06与BEM23鉴别烟粉虱B型与Q型的有效性

烟粉虱Bemisia tabaci (Gennadius) B型与Q型是烟粉虱复合种中入侵性较强、分布较广的2种生物型, 当前在许多地区混合发生。这2种生物型的快速鉴别对其种群动态调查及入侵生态学研究具有重要价值。为了验证微卫星位点BEM06与BEM23鉴别B型与Q型烟粉虱的有效性, 本研究分析了这2个微卫星位点的等位基因在国内外17个B型、4个Q型、3个非B/Q型烟粉虱种群的分布特点。结果表明: 这2个微卫星位点的联合使用可鉴别B型与Q型烟粉虱, 但是无法有效地将B型、Q型与一些非B/Q型烟粉虱某些个体区分开来。结果提示: 利用微卫星位点BEM06与BEM23鉴别B型与Q型烟粉虱具有一定的局限性, 尤其是田间烟粉虱存在其他生物型时需要慎重使用这种鉴别方法。     

Invasive mechanism and management strategy of Bemisia tabaci (Gennadius) biotype B: Progress report of 973 Program on invasive alien species in China

Bemisia tabaci (Gennadius) biotype B, called a “superbug”, is one of the most harmful biotypes of this species complex worldwide. In this report, the invasive mechanism and management of B. tabaci bio-type B, based on our 5-year studies, are presented. Six B. tabaci biotypes, B, Q, ZHJ1, ZHJ2, ZHJ3 and FJ1, have been identified in China. Biotype B dominates the other biotypes in many regions of the country. Genetic diversity in biotype B might be induced by host plant, geographical conditions, and/or insecticidal application. The activities of CarE (carboxylesterase) and GSTs (glutathione-S-transferase) in biotype B reared on cucumber and squash were greater than on other host plants, which might have increased its resistance to insecticides. The higher activities of detoxification enzymes in biotype B might be induced by the secondary metabolites in host plants. Higher adaptive ability of biotype B adults to adverse conditions might be linked to the expression of heat shock protein genes. The in-digenous B. tabaci biotypes were displaced by the biotype B within 225 d. The asymmetric mating in-teractions and mutualism between biotype B and begomoviruses via its host plants speed up wide-spread invasion and displacement of other biotypes. B. tabaci biotype B displaced Trialeurodes vapo-rariorum (Westwood) after 4－7 generations under glasshouse conditions. Greater adaptive ability of the biotype B to adverse conditions and its rapid population increase might be the reasons of its suc-cessful displacement of T. vaporariorum. Greater ability of the biotype B to switch to different host plants may enrich its host plants, which might enable it to better compete with T. vaporariorum. Native predatory natural enemies possess greater ability to suppress B. tabaci under field conditions. The kairomones in the 3rd and 4th instars of biotype B may provide an important stimulus in host searching and location by its parasitoids. The present results provide useful information in explaining the mechanisms of genetic diversity, evolution and molecular eco-adaptation of biotype B. Furthermore, it provides a base for sustainable management of B. tabaci using biological and ecological measures.     

Evidence from molecular markers and population genetic analyses suggests recent invasions of the Western North Pacific region by biotypes B and Q of Bemisia tabaci (Gennadius)

Invasive events by Bemisia tabaci (Gennadius) biotypes in various parts of the world are of continuing interest. The most famous is biotype B that has caused great economic losses globally. In addition, biotype Q has also recently been reported to be a new invasive pest. These two biotypes have been monitored for some time in the Western North Pacific region, but the invasive events and population genetic structures of these two biotypes are still not clear in this region. In this study, the mitochondrial cytochrome oxidase I (COI) gene was used to reconstruct a phylogenetic tree for identifying biotypes B and Q and to study the relationships between invasive events and ornamental plants. Population genetic analyses of mtCOI sequences were also used to study the genetic relationships within and between populations. A combination of a phylogenetic tree and haplotype analysis suggested the recent invasion of biotype Q in this region is related to the international ornamental trade from the Mediterranean region. Low levels of haplotype diversity and nucleotide diversity indicate that the presence of biotypes B and Q in the Western North Pacific region are caused by multiple invasions. Hierarchical analysis of molecular variance supports the hypothesis of multiple invasions. In addition, high sequence identities and low genetic distances within and between populations of the two biotypes revealed that these invasive events occurred recently. The low levels of genetic differentiation revealed by pairwise F (ST) values between populations also suggests the invasions were recent. Therefore, results of this study suggested that biotypes B and Q entered this region through multiple recent invasions. A quarantine of agricultural crops may be necessary to prevent further invasions.     

Analysis of genetic diversity among different geographical populations and determination of biotypes of Bemisia tabaci in China

Abstract:  Analysis of the genetic diversity among 27 different geographical populations of Bemisia tabaci and determination of biotypes of B. tabaci in China based on amplified fragment-length polymorphism (AFLP) and the mitochondrial cytochrome oxidase I (mtDNA COI) gene sequences were conducted. In AFLP assay, the use of five primer combinations selected from 64 primer combinations allowed the identification of 229 polymorphic bands (97.03%) from 60 to 500 bp, suggesting abundant genetic diversity among different geographical populations of B. tabaci. To further identify biotypes of B. tabaci in China, the mtDNA COI gene sequences of nine representative populations from China, Israel and Spain were obtained. Molecular phylogenetic tree based on AFLP and mtDNA COI gene analyses revealed the presence, in China, of at least four different genetic groups of B. tabaci. B biotype, Q biotype and two non-B/Q biotype. B biotype was distributed nationwide. Q biotype was present only in the local region of China including the YunNan province and BeiJing city. This was also the first report about the invasion of Q biotype into China. Of the other two non-B/Q biotype groups, one was found in ShanDong and HeBei provinces, and another in ZheJiang province. The non-B/Q biotype ZheJiang population showed very high similarity with another Asian population India-IW ( AF110704 ) in mtDNA COI sequences and was possibly a Chinese indigenous population. The close monitoring of the Q biotype in locales of China where commercial plants were exported or imported, is now essential to avoid the further accidental distribution of the Q biotype.     

Further spread of and domination by Bemisia tabaci (Hemiptera: Aleyrodidae) biotype Q on field crops in China

The sweetpotato whitefly, Bemisia tabaci (Gennadius) (Hemiptera: Aleyrodidae), causes severe crop losses to many crops. The worst of these losses are often associated with the invasion and establishment of biotypes B and Q of this pest. Previous research in 2007 showed that biotype Q occurred with other biotypes in most field populations in China. To determine the current status of the biotype composition in the field, an extensive survey covering mainly eastern parts of China was conducted in 2009. Using polymerase chain reaction primers specific for the mitochondrial cytochrome oxidase I of biotypes B and Q and gene sequencing, we determined the biotypes composition in 61 whitefly populations and their distribution across 19 provinces in China. Our research revealed that only biotypes B and Q have been found in the field in 2009 in China. Among them, biotype Q was dominant in 44 locations (100.0%) and biotype B was dominant in 17 locations (100.0%). The current survey indicates that biotype Q has rapidly displaced biotype B in most locations in China.     

华东、华南和西南地区烟粉虱的种群及寄主分化

烟粉虱Bemisia tabaci是一个复合种,它具有的生物型分化、较强的传播病毒的能力和抗药性、较快的繁殖速率等特征使其成为我国农业生产中重要害虫之一。本研究利用细胞色素线粒体氧化酶Ⅰ基因,对采集自江苏、广东和云南三省的烟粉虱样本进行了生物型鉴定,并对烟粉虱生物型与寄主植物之间的关联性开展了调查。结果表明,在广东和云南省,都存在未鉴定的土著种群与入侵的B型、Q型共存的现象;同时,在本研究中广东省尚未采集到Q型烟粉虱,而在江苏采集到的粉虱样本全部为入侵型。研究结果还表明,相对于入侵种而言,土著种群显示出更强的寄主植物趋同性;丰富的寄主植物以及本身具有的多食性特性有助于B型、Q型等生物型在世界各地的广泛入侵。     

烟粉虱的分类地位及在中国的分布

烟粉虱广泛分布于全球热带和亚热带地区。近20多年,烟粉虱的一些遗传群入侵世界各地,严重危害作物生产。烟粉虱遗传结构的多样性和复杂性早已被关注,但其分类地位,尤其是烟粉虱到底是一个包含多个生物型的种还是一个包含许多隐种的物种复合体,一直颇受争议。近几年,有关烟粉虱种系发生和系统学的研究取得长足进展,有证据推论其是一个包含至少31个隐种的物种复合体,但生殖隔离证据仍显不足,种系发生分析结果也因仅依据COI一个基因而受到质疑。因此,在大多数从事烟粉虱研究的同行接受其为一个物种复合体的概念的同时,仍有同行沿用生物型的概念。在我国境内已先后报道了包括13个本地种和2个全球入侵种在内的15个烟粉虱隐种。本地种主要分布在我国南部及包括海南岛和台湾岛的东南沿海地区,隐种的多样性由南向北逐渐降低。入侵种“中东一小亚细亚1”隐种（MEAMl）（即“B型”）和“地中海”隐种（MED）（即“Q型”）分别于20世纪90年代中后期和2003年前后入侵我国,并在许多地区迅速取代了本地种而占据优势地位。全国范围内的调查数据显示,这2个入侵种可在大部分区域共同存在,但自2005年以来,MED在许多地区陆续取代MEAMl,这很可能与MED对大量使用的新烟碱类杀虫剂有较强抗性有关。本文还讨论了烟粉虱隐种复合体分类所面临的命名等难题以及大范围抽样调查的数据偏差问题。