基于线粒体COⅡ基因序列的双斑长跗萤叶甲中国北方地理种群的遗传多样性研究

双斑长跗萤叶甲Monolepta hieroglyphica (Motschulsky)是自2001年以来在我国北方为害玉米呈加重趋势的一种害虫。为初步探讨中国北方不同地理种群间和种群内该害虫的遗传分化程度、 遗传多样性以及基因流水平, 对来自中国北方的26个不同地理种群的线粒体COⅡ (细胞色素C氧化酶亚基Ⅱ) 基因片段序列的核苷酸多态性进行了研究。结果表明： 在515头个体的长度为484 bp COⅡ片段中共发现了28个变异位点和15种单倍型。单倍型间的系统进化分析发现, 15种单倍型主要分为两大分支。总种群单倍型多样性指数Hd为0.257, 种群内单倍型多样度在0.100～0.515范围内。总种群的Fst为0.585, Gst为0.417, 基因流Nm为0.35。AMOVA分子变异分析结果发现, 双斑长跗萤叶甲的遗传分化主要来自种群之间, 占方差比率的58.58%。实验总种群及大部分种群的中性检验符合中性突变, 说明我国北方双斑长跗萤叶甲在近期没有出现种群扩张现象。研究结果揭示中国北方双斑长跗萤叶甲不同地理种群间基因流水平低, 种群间已发生明显的遗传分化, 分化主要来自种群之间。     

封面照片

正照片示双斑长跗萤叶甲Monolepta hieroglyphica (鞘翅目:叶甲科)成虫在玉米Zea mays (禾本科)花丝上群聚取食。双斑长跗萤叶甲主要以成虫在玉米叶片、花丝及幼嫩籽粒,特别是取食咬断玉米花丝,甚至把花丝咬食光,导致玉米不能正常授粉灌浆或授粉推迟,影响结实和灌浆,咬食子粒诱发玉米穗腐病的发生,严重影响玉米的产量和品质。本期报道了中国南方双斑长跗萤叶甲地理种群遗传结构及Wolbachia感染研究(pp. 730-742)。本照片由王振营于2012年9月摄于黑龙江291农场。     

蒙古沙葱萤叶甲种群遗传多样性的微卫星分析

【目的】沙葱萤叶甲 Galeruca daurica (Joannis)是一种近年来在内蒙古草原上猖獗成灾的新害虫,本研究旨在明确内蒙古沙葱萤叶甲不同地理种群间的遗传分化和基因交流程度。【方法】应用5对微卫星引物分析了沙葱萤叶甲8个地理种群的遗传多样性、基因流和遗传分化。【结果】5个位点等位基因数为10~18,有效等位基因数为9.2796~16.0388,多态信息含量值为0.6760~0.8985,期望杂合度为0.3430~0.5284,说明所选5个微卫星位点均为高度多态性位点。8个种群的期望杂合度为0.2216~0.3701,平均值为0.2680;种群间遗传分化系数为0.1244~0.4116,平均值为0.2521;种群间基因流为0.3574~1.7596,平均值为0.9622。8个地理种群根据遗传距离聚为3个分支,遗传距离与地理距离呈显著的正相关关系 (r=0.4854,P=0.0180)。【结论】沙葱萤叶甲种群遗传多样性低,不同地理种群之间基因流较小,遗传分化程度高;沙葱萤叶甲迁移能力弱和地理阻碍可能是限制其基因交流和导致遗传高度分化的主要原因。     

内蒙古沙葱萤叶甲种群遗传多样性的微卫星分析

【目的】沙葱萤叶甲Galeruca daurica(Joannis)是一种近年来在内蒙古草原上猖獗成灾的新害虫,本研究旨在明确内蒙古沙葱萤叶甲不同地理种群间的遗传分化和基因交流程度。【方法】应用5对微卫星引物分析了沙葱萤叶甲8个地理种群的遗传多样性、基因流和遗传分化。【结果】5个位点等位基因数为10~18,有效等位基因数为9.2796~16.0388,多态信息含量值为0.6760~0.8985,期望杂合度为0.3430~0.5284,说明所选5个微卫星位点均为高度多态性位点。8个种群的期望杂合度为0.2216~0.3701,平均值为0.2680;种群间遗传分化系数为0.1244~0.4116,平均值为0.2521;种群间基因流为0.3574~1.7596,平均值为0.9622。8个地理种群根据遗传距离聚为3个分支,遗传距离与地理距离呈显著的正相关关系(r=0.4854,P=0.0180)。【结论】沙葱萤叶甲种群遗传多样性低,不同地理种群之间基因流较小,遗传分化程度高;沙葱萤叶甲迁移能力弱和地理阻碍可能是限制其基因交流和导致遗传高度分化的主要原因。     

双斑长跗萤叶甲在玉米田的种群消长规律

【目的】明确双斑长跗萤叶甲Monolepta hieroglyphica(Motschulsky)的发生规律,为双斑长跗萤叶甲的预测预报和综合治理提供科学依据。【方法】2011年通过田间系统调查对山西省忻州市和晋中市玉米田的双斑长跗萤叶甲的种群消长动态进行了系统研究。【结果】在山西省忻州市的玉米田,越冬卵在5月下旬开始孵化,幼虫以玉米根系为食,6月中旬为幼虫的发生高峰期,部分老熟幼虫开始化蛹,6月下旬成虫开始羽化出土,为害玉米叶片,8月初成虫种群数量达到最高峰,8月中旬以后随着玉米花丝大部分萎蔫,叶片开始衰老,玉米田间的成虫种群数量也急剧下降。10月中旬玉米田成虫基本消失,但是在杂草上还能发现少量的成虫。在山西省晋中市,玉米的生育期比忻州市晚10 d左右,双斑长跗萤叶甲的发生期也相对晚一些,但是种群数量的发生发展趋势基本是一样的。双斑长跗萤叶甲成虫在靠近杂草的玉米田边比在玉米田中部的发生更重,而在成虫的发生高峰期,田边和田中间的种群密度无显著性差异。【结论】双斑长跗萤叶甲在山西省1年发生1代,在山西省忻州市的发生期比晋中市的要早10 d左右,这与两地玉米田的不同的土壤性质、灌溉方式、玉米生育期等因素有关。     

Wolbachia 在花蓟马中的感染及其与寄主线粒体DNA多样性的关系

【目的】Wolbachia 是一种广泛存在于节肢动物中的胞内共生细菌,影响寄主的生物学特性。花蓟马 Frankliniella intonsa (Trybom)是重要的害虫,对农作物及园林植物造成危害。本研究旨在明确 Wolbachia 在花蓟马中的感染情况,并分析其与寄主线粒体DNA多样性的关系。【方法】采集中国境内26个花蓟马自然种群,运用多位点序列分型技术（multilocus sequence typing, MLST）对其体内 Wolbachia 感染率及株系进行分析;利用线粒体 COI 分子标记研究花蓟马的遗传分化及遗传多样性;通过比较感染和未感染 Wolbachia 个体 COI 数据,探究 Wolbachia 多样性与寄主线粒体DNA多样性之间的关系。【结果】花蓟马中 Wolbachia 的感染率为0%~60%,共检测到5种 Wolbachia 株系（wFint1,wFint2,wFint3,wFint4及wFint5）,均属于B大组且形成一个单系群。Wolbachia感染情况与这些花蓟马种群（除CC, GZ, TA和TY, N<5）的线粒体DNA多样性相关,表现为不感染 Wolbachia 的种群中线粒体DNA单倍型多样性（Hd）与核苷酸多样性（Pi）均高于感染 Wolbachia 的种群,且 Wolbachia 感染率与 Hd 呈显著负相关（ P <0.05）。AMOVA分析表明花蓟马线粒体DNA遗传分化与Wolbachia 感染情况有关。【结论】 Wolbachia 可能在侵染花蓟马种群后出现遗传分化;Wolbachia 感染与寄主线粒体DNA多样性有关。     

基于线粒体COI基因序列的内蒙古沙葱萤叶甲种群遗传多样性及遗传分化

沙葱萤叶甲Galeruca daurica(Joannis)是一种近年来在内蒙古草原上猖獗发生为害的新害虫,为明确内蒙古沙葱萤叶甲不同地理种群间的遗传多样性及遗传分化,本研究测定了内蒙古8个地理种群的197头沙葱萤叶甲的线粒体COI基因417 bp序列,利用Dna SP 5.0、Arlequin 3.11和Network 4.6.1.0等软件对沙葱萤叶甲种群间的遗传多样性、遗传分化、分子变异等进行分析。在所分析的197个COI序列中,共有43个变异位点和62个单倍型,其中2个单倍型为各种群共享,每个种群具有3个及以上的独享单倍型。总种群的单倍型多态度指数Hd为0.9466,不同地理种群单倍型多态度Hd在0.8889-0.9600。总群体固定系数Fst为0.0315,基因流Nm为15.37。中性检验结果不显著(Tajima's D=-1.6300,0.10P0.05),说明内蒙古沙葱萤叶甲在较近的历史时期内没有出现种群扩张现象。分子变异分析(AMOVA)结果表明,沙葱萤叶甲的遗传分化主要来自种群内部(96.34%),而种群间未发生明显的遗传分化。各种群间遗传分化程度与地理距离无显著相关性。不同地理种群的单倍型在中介网络图上散布在不同的分布群中,未形成明显的地理分布格局。结果表明沙葱萤叶甲不同地理种群遗传多样性高,基因交流程度高,遗传分化不明显且与地理距离无显著相关性。     

河南不同地区棉蚜种群共生菌Wolbachia的检测及系统发育分析

【目的】本研究旨在揭示河南省不同地区棉蚜Aphis gossypii种群共生菌Wolbachia的感染情况,明确Wolbachia的感染类型及分类地位。【方法】2016-2017年间采集河南省不同地区的13个棉蚜种群,通过扩增COI基因片段对其进行种类鉴定;通过扩增棉蚜种群中Wolbachia的wsp基因片段对其进行Wolbachia感染率的检测,应用neighbor-joining法构建系统进化树进行棉蚜种群中Wolbachia的系统发育分析。【结果】对河南省内不同地区采集的13个棉蚜种群的Wolbachia感染率而言,郑州(ZZ)种群最高(46.67%),信阳2(XY2)种群最低(6.67%),13个种群Wolbachia的感染率范围为6.67%～46.67%,平均感染率为28.35%。基于wsp基因构建的系统发育树表明,安阳和信阳的棉蚜种群感染的Wolbachia株系属于B大组,其余地区棉蚜种群感染的Wolbachia株系属于A大组。【结论】河南省不同地区的棉蚜种群Wolbachia感染率差别较大,且不同种群感染的Wolbachia株系分别属于A大组或B大组。     

基于wsp基因的叶螨体内Wolbachia株系的多样性与重组分析

胞内共生菌Wolbachia能对多种叶螨产生生殖调控作用.为更好地筛选有潜在应用价值的Wolbachia株系,本研究应用PCR技术对自然种群的截形叶螨Tetranychus truncatus、二斑叶螨T.urticae、神泽叶螨T.kanzawai 和山楂叶螨Amphitetranychus viennensis体内的Wolbachia感染情况进行检测,并对Wolbachia的wsp基因进行序列分析和基因重组检测.结果表明,叶螨中的Wolbachia株系具有较高的遗传多样性,其中截形叶螨感染两种分化较大的株系.不同叶螨感染特有的Wolbachia株系说明Wolbachia与其宿主存在一定的协同进化关系.二斑叶螨和截形叶螨感染同一株系的Wolbachia,可能由于水平传播造成.同时,不同株系Wolbachia的wsp基因间普遍存在着基因重组现象.     

蠋敌对双斑长跗萤叶甲成虫的捕食功能研究

在室内研究了捕食性天敌蠋敌对双斑长跗萤叶甲成虫的捕食功能反应.结果表明,蠋敌对双斑长跗萤叶甲成虫的捕食功能符合HollingⅡ模型,日最大捕食量为20.4头双斑长跗萤叶甲成虫,捕食一头双斑长跗萤叶甲成虫需要2.94min,功能系数为0.5169;蠋敌成虫个体间相互干扰对捕食效应的影响可以用E=0.4046*P-0.3914模拟;蠋敌若虫对自身密度的功能反应可以用A=0.3034p-0.5357模拟.经卡方检验,其理论值与实测值无统计学差异.     

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。     

中国南方茶棍蓟马地理种群遗传分化分析

【目的】基于mtDNA COI和COⅡ的联合序列,探讨中国南方茶棍蓟马Dendrothrips minowai地理种群的遗传多样性与遗传分化。【方法】利用MEGA 6.0, DnaSP 5.10和Arlequin 3.5.2.2等软件对中国南方茶棍蓟马8个地理种群遗传多样性、遗传分化、基因流、分子变异及地理距离与遗传距离的相关性进行分析,并推断群体演化历史。【结果】茶棍蓟马mtDNA COI和COⅡ序列均具有明显的AT偏好性,COI和COⅡ联合序列的长度为1 146 bp,共有22个单倍型。中国南方茶棍蓟马总群体遗传多样性较高,表现出高单倍型多样性(Hd=0.924)和低核苷酸多样性(π=0.00600)。8个地理种群总群体的遗传分化程度高(F_ST=0.84830),基因交流水平低(Nm=0.040),群体可能由于遗传漂变而发生明显分化。AMOVA分析显示,茶棍蓟马种群的遗传变异主要来自组间种群(F_CT=0.84922);Mantel检测显示地理距离与遗传距离存在显著的正相关(r=0.5029, P<0.01)。中性检验结果表明,除云南两个地理种群外的其他地理种群近期可能经历了种群扩张。【结论】中国南方茶棍蓟马地理种群遗传多样性较高,具有明显的遗传分化,基因交流较少;地理距离可能是影响茶棍蓟马地理种群遗传分化的主要因素之一。     

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。     

线粒体基因和核基因揭示自然屏障和第四纪更新世气候振荡影响双斑乙蠊谱系地理格局

[目的]明确双斑乙蠊Sigmella biguttata种群间遗传分化程度,并揭示该种地理分布格局成因.[方法]PCR扩增双斑乙蠊19个地理种群284头个体的线粒体基因COⅠ,COⅡ和ND1以及核基因ITS的序列;使用MEGA v.7.0,DnaSP v.5.0和Arlequin v.3.5软件分析双斑乙蠊地理种群的遗...     

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。     

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。     

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。     

基于微卫星标记的中国东北地区灰飞虱遗传变异及种群遗传结构分析

【目的】本研究旨在明确我国东北地区灰飞虱Laodelphax striatellus种群遗传变异及种群遗传结构,阐明种群间遗传分化与基因流。【方法】利用9对微卫星引物对采自我国东北地区15个地理种群的375头灰飞虱样品进行测序与分析;利用GeneAlex6.51,GENEPOP4.0.9和STRUCTURE 2.3.4等软件分析灰飞虱地理种群间的遗传多样性、遗传分化、基因流及种群遗传结构。【结果】在所分析的375头灰飞虱个体中,各位点平均有效等位基因数Na=6.898;总体上,灰飞虱不同地理种群遗传多样性较高(平均观测杂合度Ho=0.548;平均期望杂合度He=0.582),各种群间基因流较低(Nm=0.660)。UPGMA聚类树、PCoA及STRCTURE分析结果表明,东北地区灰飞虱种群分为两分支:吉林(JL)和沈阳(SY2012,SY2013和SY2014)种群聚为一支;其余种群聚为一支。AMOVA分析结果表明,灰飞虱遗传变异主要来自种群内(87%),种群间变异水平较低(13%)。【结论】中国东北地区灰飞虱遗传多样性较高,不同地理种群存在一定程度的遗传分化,且基因交流较低,存在一定的种群遗传结构。     

小麦和大豆蚜虫中内共生菌Wolbachia的感染检测和系统发育分析

Wolbachia是一类在节肢动物中广泛感染的胞内共生菌。为了了解其在我国蚜虫中的感染情况, 本研究通过扩增wsp基因片段对采集自我国多个地区的3种小麦蚜虫（荻草谷网蚜Sitobion miscanthi、 麦二叉蚜Schizaphis graminum和禾谷缢管蚜Rhopalosiphum padi）和1种大豆蚜虫（大豆蚜Aphis glycines）样品进行了内共生菌Wolbachia的感染检测。结果显示： 3种小麦蚜虫中均未检测出Wolabchia。大豆蚜也仅在采集自北京和杭州的种群中发现了Wolbachia的感染, 感染率分别为95.8%和22.9%, 并且所检测的个体均为单株系感染。wsp基因序列的比对分析显示, 大豆蚜感染的Wolbachia株系与多个亲缘关系较远的昆虫物种中所感染的Wolbachia株系间具有高度一致的基因序列。wsp基因序列构建的系统发育关系和序列一致性均表明大豆蚜感染的Wolbachia株系属于B大组CauB组。本研究为今后探讨Wolbachia在我国蚜虫中的寄主范围和株系多样性提供了数据支持。