杭州地区扶桑绵粉蚧危害调查及系统进化分析

【背景】扶桑绵粉蚧是近年来入侵我国的重要检疫性害虫,在我国多个省份均有发生,造成了严重的经济损失。【方法】于2009—2015年对杭州地区扶桑绵粉蚧的发生危害情况进行了实地调查,同时结合mt DNA COI分子标记方法,对扶桑绵粉蚧进行分子鉴定和系统进化分析。【结果】杭州市余杭区、萧山区和临安市3个地区发现扶桑绵粉蚧分布,共调查到寄主植物38科61属68种,以辣椒、茄子、番茄、南瓜、棉花、芝麻、菊花、苦荬菜、大花马齿苋和五色梅受害最严重。系统进化分析表明,杭州地区的扶桑绵粉蚧未发生明显的遗传分化,与我国其他地区扶桑绵粉蚧mt DNA COI基因相似度为99.4%~100%。【结论与意义】本研究为进一步研究扶桑绵粉蚧的遗传进化、可能的侵入途径以及科学防控提供了理论基础。     

扶桑绵粉蚧转录组分析

【目的】建立扶桑绵粉蚧Phenacoccus solenopsis Tinsley的转录组数据库,揭示扶桑绵粉蚧转录组的整体表达特征。【方法】采用Illumina Hi SeqTM40`00测序平台开展对扶桑绵粉蚧雌成虫转录组测定,对原始数据进行过滤和组装。【结果】共获得58 322 258条序列读取片段(reads),共9.48 Gb(Gen Bank登录号:SAMN06130426)57 422 032条有效转录组数据。进一步组装拼接后,共获得94 475个单基因簇(unigene),平均长度为700 bp。将unigene与数据库中的序列进行BLASTX比对,成功注释20 949个unigenes,其中,Nr注释的unigenes与豌豆蚜Acyrthosiphon pisum unigenes同源性最高,达18.69%。扶桑绵粉蚧转录组unigenes根据GO功能注释大致可分为细胞组分、分子功能和生物过程三大类55个分支,与结合活性、催化活性、细胞进程和代谢进程相关的unigenes较多。此外,本研究还筛选到20条与脂类代谢相关的途径和与性信息素代谢相关的序列。并通过与Nr和Swiss-prot蛋白质数据库比对,获得了15 037条编码序列(CDS)片段。【结论】本研究初步阐明扶桑绵粉蚧雌成虫转录组的整体表达模式,为进一步研究扶桑绵粉蚧的基因功能及性信息素的代谢途径奠定了基础。     

基于转录组数据的齿缘刺猎蝽微卫星分子标记开发

【目的】齿缘刺猎蝽Sclomina erinacea是我国猎蝽科天敌昆虫常见种类,其不同地理种群存在明显形态差异。本研究旨在利用已经获得的齿缘刺猎蝽转录组数据筛选微卫星位点,为齿缘刺猎蝽种群遗传多样性和遗传分化研究开发可靠的微卫星分子标记。【方法】基于高通量测序技术平台Illumina HiSeq^TM 2000获得齿缘刺猎蝽转录组数据(42 215条unigenes),利用MISA软件进行搜索发掘SSR标记;利用Primer Premier 3软件设计SSR引物,从中随机选取54对SSR引物,利用PCR技术在中国齿缘刺猎蝽9个地理种群上进行验证。【结果】利用MISA软件搜索到微卫星位点2 395个,它们分布在2 107条unigenes上,其主要重复类型是三核苷酸重复(占总SSR的44.43%),其次是二核苷酸重复(占总SSR的40.08%),再次是四核苷酸重复(占总SSR的12.94%)。利用Primer Premier 3 软件成功设计出2 000余对SSR引物。随机选取的54对引物对9个齿缘刺猎蝽不同地理种群进行的SSR位点PCR扩增结果表明,共有16对引物较好地扩增出目的片段。【结论】研究表明利用齿缘刺猎蝽转录组数据可以大量发掘微卫星分子标记。本研究为进一步开展齿缘刺猎蝽的种群遗传学研究奠定了基础。     

基于转录组数据高通量发掘沙葱萤叶甲微卫星引物

【目的】沙葱萤叶甲Galeruca daurica(Joannis)是近年来在内蒙古草原上猖獗发生为害的一种新害虫。本研究从其高通量转录组数据中查找微卫星序列,并进行微卫星位点的信息分析和微卫星引物的发掘,将为进一步研究沙葱萤叶甲遗传多样性及遗传分化奠定必要的基础。【方法】应用软件MISA对沙葱萤叶甲转录组中72 352条unigenes的数据进行搜索。【结果】共找到3 880个微卫星位点,分布于3 277条unigenes中,其主要重复类型为单核苷酸重复(80.85%),其次为三核苷酸重复(11.08%),再次为二核苷酸重复(7.37%)。单核苷酸重复中主要是A/T基序,占总量的77.76%。从1 814条unigenes中成功设计出2 160对引物,从中随机选取10对引物对沙葱萤叶甲DNA进行扩增,结果全部扩增出目的 DNA片段。【结论】利用沙葱萤叶甲转录组数据开发微卫星引物是可行的,本研究开发的微卫星引物为研究沙葱萤叶甲种群遗传学和功能基因组学奠定了必要的基础。     

基于RNA-seq数据的窄足真蚋SSR分子标记开发

【目的】窄足真蚋Simulium(Eusimulium)angustipes属嗜血蚋种,并传播禽类疾病。本研究旨在通过RNA-seq技术获得窄足真蚋的转录组数据,进而开发其微卫星标记,为窄足真蚋的种群遗传学研究提供可靠的分子标记。【方法】以采自陕西宝鸡和新疆阿勒泰地区的窄足真蚋幼虫为材料,构建转录组数据库。使用软件MISA(microsatellite identification tool)搜索窄足真蚋unigenes库中的所有SSR位点,并随机挑选SSR位点,利用软件Primer Premier 5.0和Oligo 6.7设计微卫星引物。经PCR扩增和电泳检测,用Cervus 3.0.7等生物信息学软件进行统计分析,筛选多态性微卫星引物。利用Blast X比对Nr和Swiss-Prot蛋白质数据库,对含多态性SSR位点的unigenes进行功能注释。【结果】共鉴定出29 471个SSRs。最丰富的重复基序是单核苷酸重复类型,占总SSR数的87.05%;其次是三核苷酸重复类型,占7.95%。共发现34种碱基重复基序,主要是A/T基序重复,占86.93%。15对微卫星引物均成功扩增出特异性产物,含12对具多态性的微卫星分子标记。比对结果显示,7个SSR位点来自注释基因序列。【结论】基于RNA-seq二代测序技术可实现窄足真蚋SSR分子标记的高效率开发,对窄足真蚋的种群遗传学研究具有重要意义。     

基于转录组数据的荔枝蒂蛀虫SSR位点信息分析

荔枝蒂蛀虫Conopomorpha sinensis Bradley是专一性危害我国荔枝和龙眼的重要害虫。简单重复序列标记(Simple sequence repeat,SSR)为短串联重复序列或微卫星标记,其在荔枝蒂蛀虫偏嗜选择寄主的遗传进化机制研究和荔枝蒂蛀虫综合治理中具有重要意义。本研究基于高通量测序获得的荔枝蒂蛀虫转录组数据,利用MISA软件从68996条转录组unigenes结果中发掘出10521个SSR位点,出现频率为15.25%。荔枝蒂蛀虫转录组中SSR的主要重复类型为单碱基重复,占SSR总数的66.22%。其次是三碱基重复,占SSR总数的24.94%。在发现的33种重复基元中共筛选获得8种优势重复基元,其中A/T在单碱基重复基元中所占的比例达98.55%。基于筛选的SSR设计的9对引物中,有4对引物得到扩增预期大小的条带。荔枝蒂蛀虫SSR位点的信息分析将为探究荔枝蒂蛀虫种群遗传结构、遗传多样性和进化关系、害虫综合治理等研究提供重要科学依据。     

广州地区自然条件下扶桑绵粉蚧入侵定殖能力研究

【背景】扶桑绵粉蚧是一种对棉花等作物具有严重威胁的新的外来人侵害虫,2008年8月在广州市区扶桑上发现该虫。关于该虫入侵种群的大小是需要明确的基本人侵生物学问题之一。【方法】采用了野外接虫、定点系统跟踪观察的方法,研究了广州地区番茄、棉花田间扶桑绵粉蚧的最小入侵种群规模。【结果】扶桑绵粉蚧初始种群侵入棉花、番茄田3d后数量急剧下降,分别减少了82．7％、61．2％,进入3龄后田间种群数量呈现持续小幅度减少的规律,进入产卵期的雌虫出现概率分别为2．83％、2．5％。棉花上扶桑绵粉蚧单雌产卵量为532．6粒,明显高于番茄（418．4粒）。棉花、番茄田的入侵种群趋势指数分别为15．09、10．46,下一代种群呈明显增长趋势,能够成功定殖。棉花、番茄田扶桑绵粉蚧自然种群存活曲线均符合Ⅰ型（凹型）,存活率（S）与接虫后天数（D）的关系模型分别为S=（1．0000＋1．1．505D）-1.1250,S=（Q9996＋Q124810）^-3.0614。根据进入产卵期雌虫的概率,计算出保证扶桑绵粉蚧成功入侵的最小自然种群规模为36—40头。【结论与意义】广州地区6～8月番茄、棉花田新人侵的扶桑绵粉蚧自然种群存活曲线为Ⅰ型（凹型）,最小入侵种群规模为36—40头。该结果为深入研究扶桑绵粉蚧的入侵生物学特性和制定防治策略等提供了依据。     

异色瓢虫对与本土蚜虫共存的外来扶桑绵粉蚧的搜寻和捕食行为

【目的】外来入侵物种作为猎物可能影响本土广谱捕食者的搜寻和捕食行为。本研究旨在揭示异色瓢虫Harmonia axyridis对与本土豌豆修尾蚜Megoura japonica混合发生的外来入侵扶桑绵粉蚧Phenacoccus solenopsis的搜寻和捕食行为。【方法】试验前对异色瓢虫设两个饲喂猎物种类处理：用扶桑绵粉蚧连续饲养3代以上(前期饲喂粉蚧的瓢虫)和用豌豆修尾蚜连续饲养3代以上(前期饲喂蚜虫的瓢虫)。在盆栽蚕豆Vicia faba苗上随机选一片叶接扶桑绵粉蚧3龄若虫和3或4日龄豌豆修尾蚜若蚜,在总猎物数量20-30头(具体数量随机确定)范围内随机组配两种猎物数量使粉蚧占比从5.6%至83.3%不等,待猎物在叶片上稳定后接入1头饥饿24 h的异色瓢虫4龄幼虫,连续观察2 h,统计异色瓢虫首次捕食是否选择粉蚧、捕食的粉蚧数量占总捕食猎物数量的比例、搜索用时占总搜捕用时的比例以及处理粉蚧用时占总搜捕用时的比例;以扶桑绵粉蚧在猎物斑块中的比例和饲喂猎物种类处理为自变量因素,用回归模型拟合其对异色瓢虫搜寻和捕食行为等观测变量的影响。【结果】异色瓢虫4龄幼虫首次捕食选择粉蚧概率随粉蚧比例增大而增大,粉蚧比例每增大10%,首次捕食粉蚧概率增大77.2%,而且此概率不受此前饲喂猎物种类的影响。捕食的粉蚧数量占比与粉蚧比例的关系受饲喂猎物种类的影响：粉蚧比例每增加10%,前期饲喂粉蚧的瓢虫捕食的粉蚧数量占比增大137%,而前期饲喂蚜虫的瓢虫捕食的粉蚧数量占比增大60%。异色瓢虫搜索用时比例受粉蚧比例的影响,但不受饲喂猎物种类的影响：粉蚧比例每增加10%,搜索用时比例增大13%;前期饲喂粉蚧的瓢虫搜索用时比例略低于前期饲喂蚜虫的瓢虫(降低7%)。异色瓢虫处理粉蚧用时比例受粉蚧比例的影响,但不受饲喂猎物种类的影响：粉蚧比例每增加10%,处理粉蚧用时比例增大41%。【结论】本研究结果说明在遭遇外来入侵扶桑绵粉蚧与本土蚜虫共存的猎物斑块时,异色瓢虫对粉蚧的捕食选择依赖于其相对比例,依赖程度因此前取食粉蚧而增强。     

基于转录组数据的意大利蝗微卫星位点分析与分子标记开发

【目的】意大利蝗Calliptamus italicus (L.)是新疆荒漠半荒漠草原重要害虫。本研究利用已获得的意大利蝗转录组数据,鉴定其微卫星位点。【方法】使用MISA筛选SSR位点,利用Primer Premier 5设计引物,通过PCR扩增对引物进行验证。【结果】在意大利蝗转录组数据库中,共检测出156500个SSR位点,分布在126369条unigene中。其中,单核苷酸重复为60.88%,二核苷酸重复为23.58%,三核苷酸重复和四核苷酸重复分别为12.99%和2.04%。单核苷酸重复主要为A/T(44.38%),二核苷酸重复主要为AC/GT(12.99%)和AG/CT(8.05%)。基于筛选的SSR位点设计引物,随机挑选24对引物,对10个不同地理种群意大利蝗成虫DNA样品进行PCR扩增,共有6对引物扩增成功。【结论】本研究利用转录组数据发掘意大利蝗SSR位点,为意大利蝗分子标记、种群遗传及功能基因等研究奠定基础。     

扶桑绵粉蚧与长角立毛蚁的互惠关系及其对寄主棉花叶片叶绿素荧光特性的影响

【背景】草食动物对寄主植物的取食或损伤会诱导改变植物的光合作用,从而直接影响植株的健康生长。产蜜昆虫与蚂蚁的互惠关系是物种相互促进的一种重要的生态学现象,能够促进产蜜昆虫的种群数量,然而这种互惠关系及其对寄主植物光合生理的影响还知之甚少。【方法】在室内条件下,运用叶绿素荧光动力学技术研究了外来入侵害虫扶桑绵粉蚧与长角立毛蚁的互惠对寄主棉花叶片叶绿素荧光特性的影响。【结果】随着扶桑绵粉蚧危害时间的延续,寄主植物上蚂蚁和扶桑绵粉蚧的数量均呈现显著上升的趋势,而在危害后期,蚂蚁存在情况下扶桑绵粉蚧的数量要明显低于无蚂蚁处理;在扶桑绵粉蚧取食寄主棉花20 d后,有、无蚂蚁存在的棉花叶片的光合利用率α值较无虫处理分别下降了53.5%和37.0%;存在蚂蚁或扶桑绵粉蚧危害后期对棉花叶片最大相对电子传递效率r ETRmax有显著影响,然而扶桑绵粉蚧单独取食或与蚂蚁互作的情况下未显著影响棉花叶片对强光的耐受能力(Ek)。【结论与意义】研究明确了扶桑绵粉蚧与长角立毛蚁的互惠关系对寄主棉花叶片的光合生理产生了一定的负面效应,为进一步解释扶桑绵粉蚧入侵、扩散及暴发的生态学过程提供了科学依据。     

中华大仰蝽转录组学研究及SSR新标记开发

【目的】中华大仰蝽Notonecta chinensis为中国和日本冲绳分布的重要水生天敌昆虫,可用于蚊虫的生物防治。本研究旨在建立中华大仰蝽转录组数据库,挖掘其基因信息。【方法】采用高通量测序平台Illumina NextSeq500对中华大仰蝽进行转录组测序、de novo组装及生物信息学分析;利用MISA软件基于转录组unigenes数据进行SSR新分子标记筛选。毛细管电泳检测SSR多态性。【结果】总计获得34782282条clean reads(NCBI SRA数据库登录号:SRR13259254),组装成37801条unigenes,N50为913 bp。将unigenes与已知数据库比对进行基因功能注释,分别有36474,32470,27781,35079和5638条序列注释到nr,Swiss-Prot,GO,eggNOG和KEGG数据库。通过GO数据库注释,unigenes的功能可分为生物学过程、细胞组分和分子功能三大类,其中参与细胞、细胞部分及结合功能的unigenes比例较大。eggNOG数据库注释结果显示,37801条unigenes归到25个基因家族,注释到未知功能的最多。KEGG代谢通路富集分析显示,5638条unigenes注释到245个代谢通路,注释到核糖体的数目最多。此外,用MISA软件在转录组测序数据中的37801条unigenes中搜索到3124个SSR位点(占总unigenes的8.26%),发生频率为7.07%。通过PCR筛选出16个SSR位点。7个中华大仰蝽地理种群3个位点NcCF/NcCR,NcKF/NcKR和NcLF/NcLR的多态信息含量(PIC)分别为0.870,0.902和0.857,具高度多态性。【结论】本研究成功获得了中华大仰蝽转录组数据,为其基因功能分析提供了分子理论基础;SSR新标记的开发为中华大仰蝽遗传多样性分析、隐存种鉴定及基因图谱构建提供了更丰富的候选分子标记。     

中华大仰蝽转录组学研究及SSR新标记开发

[目的]中华大仰蝽Notonecta chinensis为中国和日本冲绳分布的重要水生天敌昆虫,可用于蚊虫的生物防治.本研究旨在建立中华大仰蝽转录组数据库,挖掘其基因信息.[方法]采用高通量测序平台Illumina NextSeq500对中华大仰蝽进行转录组测序、de novo组装及生物信息学分析;利用MISA软件基于...     

基于枇杷转录组序列的SSR分子标记引物开发

为获得更多的枇杷SSR引物,对枇杷转录组测序得到的1 kb以上的11 798条Unigenes进行SSR位点搜索。结果在3515 条Unigenes（6.77%）中共获得4438个SSR位点,其中主要重复类型为双碱基重复和三碱基重复,二者占SSR总数的68.27%,而四、五、六碱基重复类型较少,仅占1.42%。对选出的SSR标记采用Primer3进行引物设计,得到7911 对SSR位点特异引物,可用于枇杷遗传多样性分析、分子标记辅助育种、育种群体的建立等研究。     

杂交兰转录组SSR信息分析及EST-SSR标记开发应用

该研究主要开发筛选适用于杂交兰的EST-SSR引物,为杂交兰种质资源评价和遗传变异研究等提供可靠的分子标记。该研究对杂交兰进行转录组高通量测序,挖掘SSR位点和开发EST-SSR标记,并对不同种质的遗传多样性进行分析。结果表明,从31724条杂交兰Unigene中检测出18603个SSR位点,SSR出现频率为58.64%;SSR位点中的主导类型是单核苷酸重复,占总SSR的65.10%,其次是二核苷酸(23.56%)和三核苷酸(10.76%)重复;优势重复基元为A/T、AG/CT、AT/AT和AAG/CTT,分别占总位点的64.72%、13.74%、8.19%和2.51%。利用Primer Premier 5.0共设计了565对SSR引物,从筛选出的64对有效扩增引物中随机选择28对引物,对40份杂交兰种质进行多态性验证与遗传关系分析,其中16对(占57.14%)引物表现出可重复的高多态性,平均多态信息量(PIC)达0.789。基于扩增的多态性SSR信息,40份种质资源可聚为4类,聚类结果与其遗传背景基本一致。该研究印证了转录组测序获得的Unigene是SSR标记开发的有效来源,开发的EST-SSR引物可为杂交兰及近缘种的良种鉴别、遗传图谱构建、分子标记辅助育种及功能基因挖掘等提供有价值的候选标记。