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。     

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。     

双斑长跗萤叶甲的嗜食性

双斑长跗萤叶甲Monolepta hieroglyphica(Motschulsky)是一种多食性害虫。目前该虫害已成为新疆北部大部分棉区一种新的主要害虫。通过非选择性实验研究双斑长跗萤叶甲在新疆北疆的取食范围,结果表明:在25科54属58种植物中,该虫喜食植物有25种,较喜食植物有21种,完全不取食的有12种。     

齐齐哈尔市玉米田双斑长跗萤叶甲成虫发生规律

[目的]明确齐齐哈尔市玉米田双斑长跗萤叶甲Monolepta hieroglyphica成虫发生规律,为该害虫的预测预报和综合防治提供科学依据.[方法]2017-2019年,通过在齐齐哈尔市玉米田间罩网,定点观察双斑长跗萤叶甲成虫羽化动态、虫体大小、发生数量与温度及降雨量的关系.[结果]成虫羽化出土始见期在7月上中旬,初期羽化出土的成虫虫体偏小;7月下旬-8月上旬为成虫羽化出土高峰期,虫体的长度与宽度明显增大,8月上中旬,羽化出土的成虫虫体达到最大值;8月中旬以后羽化出土成虫数量明显下降,成虫虫体的长度与宽度逐渐减小;到8月下旬-9月上旬只有少量的成虫羽化出土,成虫虫体的大小与初期羽化出土期的相近;9月中旬以后零星羽化出土的成虫虫体大小达到最小值;9月下旬以后未见有成虫羽化出土,10月上旬田间成虫消失.双斑长跗萤叶甲成虫羽化出土持续时间在61-74 d,平均1 m2玉米田羽化出土的成虫12.0-97.8头.温度对双斑长跗萤叶甲成虫羽化出土始见期、盛发期、持续时间影响较大,5-7月温度高有利于成虫羽化出土.降雨量对羽化出土的双斑长跗萤叶甲成虫总量影响较大,6-8月降雨量大羽化出土的成虫数量减少.[结论]齐齐哈尔玉米田双斑长跗萤叶甲成虫在7月上中旬羽化出土,8月上中旬达到高峰,与当地玉米抽雄吐丝期相遇,8月中旬后成虫羽化数量明显减少,8月下至9月初仅有零星羽化出土,9月下旬无新羽化出土,10月上旬田间成虫消失.成虫虫体大小与羽化时期密切相关,以羽化盛期的虫体最大.温度和降水影响成虫的羽化时间和数量.     

双斑长跗萤叶甲触角感器的扫描电镜观察

利用扫描电镜观察了双斑长跗萤叶甲Monolepta hieroglyphica(Motschulsky)成虫触角及其感器的形态与分布。结果表明:双斑长跗萤叶甲成虫触角为线状,由柄节、梗节和鞭节组成,鞭节有9节,其中,雄虫的触角比雌虫长;感器类型有毛形感器(1型、2型和3型)、刺形感器、锥形感器(1型和2型)、腔锥形感器、Bhm氏鬃毛、钟形感器共9种。雌雄成虫触角感器类型无差异,但雄虫触角上的感器分布要比雌虫的稠密。     

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.     

温度对双斑长跗萤叶甲成虫寿命及繁殖的影响

双斑长跗萤叶甲Monolepta hieroglyphica（Motschulsky）已成为新疆北疆棉区的一重大新害虫,在室内5个恒温下（19、22、25、28和31℃）研究了温度对双斑长跗萤叶甲成虫寿命及生殖力的影响。结果表明,在19、22、25、28和31℃下雌雄成虫平均寿命分别为64.1、60.8、55.6、42.1和34.7d,雌虫平均寿命明显长于雄虫;温度对雌成虫产卵前期、产卵期及产卵量有影响,在前述19～31℃5个温度下,其平均产卵量分别为29.2、82.1、93.8、73.4和63.1粒/雌。     

双斑长跗萤叶甲越冬卵在玉米田的空间分布型

为明确双斑长跗萤叶甲越冬卵的空间分布型,2011年10月采用分层随机抽样法在山西省晋中市的玉米田对土壤中的越冬卵进行调查.通过频次分布检验、聚集度指标的测定、改进的Iwao m*-m回归分析法和Taylor幂法则对越冬卵在土壤中的空间分布型进行了分析,并对聚集均数(λ)进行检验,分析越冬卵聚集的原因.结果表明:双斑长跗萤叶甲越冬卵在土壤中的理论分布型符合负二项分布,各项聚集度指标均满足C＞1、CA＞0、I＞0、k＞0、m*/m＞1,空间分布图式在低密度下为聚集分布,基本成分为单个个体,个体间相互排斥.基本成分的相对聚集度随越冬卵种群密度而变化的速率为3.52m-15.61.种群密度越大,相对聚集度的变化速率也越大,而且聚集的程度随着卵密度的增大而增高.聚集均数(λ)的测定表明,聚集是成虫的产卵习性和田间植被的生长情况、土壤性质、温湿度等环境因子综合作用的结果.双斑长跗萤叶甲成虫主要在近土表的土壤中产卵,在距土表15 cm以上的土壤中,有94.2％的越冬卵分布在距土表0-10 cm的土层中,其中以距土表2-5 cm的土层中的卵量最多,平均每个样点有卵25.56粒,占总数的64.7％,显著高于其他深度土层的卵量.     

菱角萤叶甲不同地理种群及近缘种rDNA-ITS1基因序列初步分析

通过对我国菱角萤叶甲Galerucella birmanica Jacoby 6个地理种群和褐背小萤叶甲Galerucella grisescens Joannis扬州种群的核糖体DNA第1内转录间隔区（rDNA-ITS1）的测序,并调用GenBank中该属其它4种昆虫的同源序列,运用软件DNAStar的MegAlign程序对小萤叶甲属种间、同种不同地理种群之间的ITS1序列的遗传分歧及相似性进行了分析,运用Mega3.0软件建立系统发育关系.序列分析结果表明,rDNA-ITS1基因在小萤叶甲属昆虫中进化速度较快,种下具有一定的差异,种间差异明显.该基因适合小萤叶甲属种间和种下的分类鉴定研究.进化树显示,菱角萤叶甲泰安种群和扬州种群形成一个分支,益阳种群和新余种群形成一个分支,苏州种群和上海青浦种群形成一个分支,这一现象说明6个地理种群的菱角萤叶甲分化与寄主和地理距离之间具有较高的相关性.     

Genetic structure of sibling butterfly species affected by Wolbachia infection sweep: evolutionary and biogeographical implications

It was recently recognized that in Japan, the common yellow butterfly, Eurema hecabe, consists of two sibling species, which have been unnamed yet and tentatively called yellow (Y) type and brown (B) type. We investigated the diversity of nuclear and mitochondrial genes in Japanese populations of Y type and B type of E. hecabe. The phylogeny based on nuclear genes agreed with the distinction between Y type and B type, which had been also supported by a wide array of biological data. However, the phylogeny based on mitochondrial genes did not reflect the distinction. PCR survey of Wolbachia revealed that B-type populations were all infected while Y-type populations contained both infected and uninfected individuals. A single genotype of Wolbachia, which was inferred to be a CI-inducing strain from their wsp gene sequence, was prevalent in these populations. Notably, the mitochondrial phylogeny was in perfect agreement with the pattern of Wolbachia infection, suggesting that the Wolbachia infection had affected the mitochondrial genetic structure of the host insects. Probably, the Wolbachia strain and the associated mitochondrial genomes have been occasionally introduced from B-type populations to Y-type populations through migration and subsequent interspecific hybridization, and CI-driven population sweep has been spreading the Wolbachia strain and the particular mitochondrial haplotypes, which originated from B-type populations, into Y-type populations. On the basis of these results together with the geological and biogeographical knowledge of the Japanese Archipelago, we proposed an evolutionary hypothesis on the invasion and spread of Wolbachia infection in B-type and Y-type of E. hecabe.     

Wolbachia在我国不同地理种群的玉米螟赤眼蜂中的分布

Wolbachia是一类可以引起寄主生殖行为改变的共生菌,广泛存在于节肢动物内。玉米螟赤眼蜂Trichogramma ostriniae Pang et Chen是我国亚洲玉米螟Ostrinia furnacalis(Guene)卵寄生蜂的优势种。本文利用Wolbachia的16SrDNA基因特异性引物进行PCR扩增以及克隆测序,对我国14个地区的玉米螟赤眼蜂种群中Wolbachia的感染情况做了详细的调查。结果发现,被测的1412头野生玉米螟赤眼蜂全部感染有Wolbachia。系统发育分析表明,北京柳沟、山东菏泽、河南郑州、河南驻马店、湖南长沙5个种群存在超感染现象。这是Wolbachia在玉米螟赤眼蜂种群内分布情况的首次报道。     

铃木氏果蝇不同地理种群中Wolbachia的检测和系统发育分析

铃木氏果蝇Drosophila suzukii是原产于东南亚地区的重要果树害虫, 近年来传入北美和欧洲等地区造成严重的危害。本研究利用Wolbachia的16S rDNA和wsp基因特异引物（分别为16S-F/16S-R和81F/691R）对铃木氏果蝇7个地理种群（中国的5个种群、 韩国的1个种群和美国的1个种群）的Wolbachia进行了PCR检测并对检测结果进行了比较; 对感染个体体内Wolbachia的16S rDNA基因片段进行测序, 确定了我国铃木氏果蝇体内Wolbachia的分类地位。基于Wolbachia的16S rDNA基因特异引物检测结果发现, 我国5个铃木氏果蝇种群广泛感染Wolbachia（感染率36.7%~80.0%）, 而韩国和美国2个种群均未检测到该菌的感染。而利用wsp基因特异引物无法检测到该菌。基于Wolbachia的16S rDNA基因构建系统发育树表明, 我国铃木氏果蝇种群感染的Wolbachia全部属于A组。这些结果为研究Wolbachia感染对铃木氏果蝇生物学及生态学的影响奠定了基础。     

小菜蛾不同地理种群遗传多样性的ISSR标记研究

为阐明小菜蛾Plutella xylostella不同地理种群的遗传多样性, 应用ISSR技术对我国小菜蛾8个地理种群的遗传多样性进行了研究分析。15条引物扩增出395条ISSR条带, 其中多态性条带占89.11%, 全部个体显示了各自独特的ISSR图谱。ISSR标记的遗传多样性分析结果表明： 小菜蛾无论在物种水平上（P=89.11%, H=0.2706, I=0.4286）, 还是在种群水平上（P=88.80%, H=0.2759, I=0.4349）都表现出较高的遗传多样性。其中, 北京南口种群内遗传变异最大, 海南海口和甘肃兰州种群内遗传变异最小, 南方地区（云南、 湖北）小菜蛾种群遗传多样性明显高于北方地区（北京、 天津、 山东、 黑龙江、 甘肃）种群。据种群变异来源分析, 有5.66%的遗传变异来自种群间, 94.34%的变异来源于种群内（N_m=8.3399）, 不同地理种群间没有明显的遗传分化。本文有关小菜蛾不同地理种群基因流动和遗传变异的研究为小菜蛾抗药性的控制及田间种群的综合防治提供了有价值的分子生物学依据。     

Genetic diversity and differentiation of Acanthoscelides obtectus Say (Coleoptera: Bruchidae) populations in China

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中国麦红吸浆虫(双翅目：瘿蚊科)不同地理种群的遗传结构

采用RAPD方法测定分析了我国麦红吸浆虫Sitodiplosis mosellana (Gehin) 10个地理种群的遗传结构。结果表明：5种引物在10个种群中共产生了326个RAPD标记,各地理种群之间没有产生各自的特征标记;不同种群间的遗传相似程度与其地理间距呈反比;种群内的遗传相似程度比种群间的高;利用UPGMA法可将其聚为冬麦区和春麦区两大类群。     

根据cpDNA trnL-F非编码区序列变异分析黑桫椤海南和广东种群的遗传结构与系统地理

以黑桫椤分布在海南和广东 9个种群为材料 ,通过 PCR产物直接测序和克隆后再测序的方法测定了叶绿体 DNA(cp DNA) trn L- F非编码区序列。序列长度介于 10 17bp至 10 2 1bp;碱基组成 A T含量较高 ,百分比值为 6 0 .4 3%～ 6 2 .2 6 %。根据序列的核苷酸变异共鉴定出 15个单倍型。黑桫椤具高水平单倍型多样性 (h=0 .880 )和较高水平核苷酸多样性 (Dij=0 .0 0 342 ) ,其悠长的进化历史可能增加了遗传变异在谱系内的积累。单倍型最小生成网图和邻接树、种群间分化度 (FST=0 .12 6 4 5 )和基因流 (N m=3.4 9)、AMOVA分析 (地区间遗传变异占 11.91% ,p>0 .0 5 )以及 DNA歧义度结果一致显示 ,黑桫椤分布在海南和广东的种群彼此间不存在遗传分化。黑桫椤单倍型的系统发育地理式样具“星状”特征 ,提示种群在历史上曾经发生过扩张 ,扩张后的种群还未能获得足够时间去建立更加复杂的结构     

四纹豆象不同地理种群的遗传分化

【目的】通过对四纹豆象Callosobruchus maculatus Fabricius不同地理种群mtDNA-Cytb和COⅠ基因部分序列进行比较, 分析其不同地理种群间的遗传分化情况, 为揭示其与生物入侵的关系及入侵过程中种群系统发育地理格局与演变机制提供依据。【方法】用PCR产物直接测序法对分别来自中国海南、喀麦隆、韩国和泰国的四纹豆象4个地理种群的mtDNA-Cytb和COⅠ序列进行测序, 运用软件MEGA3.1对四纹豆象不同地理种群mtDNA-Cytb和COⅠ序列进行序列分析, 以绿豆象C. chinensis为外群构建了不同单倍型的分子系统树。【结果】34条420 bp Cytb序列中共检测到14个多态位点和5种单倍型, 33条822 bp COⅠ序列中检测到28个多态位点和9种单倍型, 其中4种单倍型为独享单倍型, 其余为全部或部分种群的共享单倍型。AMOVA分析结果显示, 四纹豆象4个地理种群间的遗传结构差异并不明显, 遗传差异主要发生在地理种群内。对4个地理种群进行了Fst值和基因流动统计, 结果表明4个地理种群间既存在着一定数量的基因交流, 也存在一定程度的遗传分化。【结论】根据单倍型分布格局初步推测, 中国不可能是四纹豆象的原产地, 而喀麦隆有可能是原产地之一, 并且喀麦隆种群与泰国种群之间的基因交流比较充分, 而中国种群与其他种群之间的遗传分化相对较大。     

Genetic divergence among geographical populations of the migratory locust in China

The random amplified polymorphic DNA (RAPD) technique was used to examine genetic divergence and interrelations of 11 geographical populations of the migratory locust in China, and the role of spatial separation in the population differentiations. AMOVA analysis of genetic variations in all the populations indicated greater within- (79.55%) than among-population variability (20.45%), and that there were significant differentiations among the populations; 11 populations were divided into four regional groups, with significantly greater variability within (82.99%) than among the groups (17.01%), and there existed apparent regional differentiations. Paired comparisons showed significantly greater variability within-than between-groups, indicating significant differentiations between populations of different regional groups. Of all the pairwise comparisons, Hainan and Tibetan groups displayed the greatest differentiation, with the difference between the two groups being seven folds of that between populations within the groups; the least differentiations were exhibited between the groups of Hainan, Xinjiang, and Inner Mongolia, with the differences between groups being only half of the differences between populations within the groups. Mantel tests of the genetic and spatial distances showed that the two matrices were significantly correlated (p<0.01), indicating that the geographical isolation played an important role in the differentiations of the geographical populations of the migratory locusts. Cluster analysis divided all populations into four major groups: Xinjiang and Inner Mongolia group, the Great Plains of North China (the Yellow River and Huai River Plains) group, Hainan group, and Tibet group. Principal component analysis (PCA) supported the division of populations based on the cluster analysis. However, analysis of individuals clustered the locusts into five populations: Xinjiang and Inner Mongolia, Hami in Xinjiang, the Great Plains of North China, Hainan, and Tibet. The locust populations in eastern China displayed apparently continous and gradient variations; as such authors consider that there were no necessity and valid reasons for further division of subspecies. The subspecific status for the main geographical populations of the migratory locusts in China was discussed.     

四种松毛虫不同地理种群遗传多样性的等位酶分析

【目的】采用等位酶电泳技术对中国松毛虫属Dendrolimus 4种共9个地理种群进行遗传多样性和遗传分化研究。【方法】对6种等位酶系统乳酸脱氢酶（LDH）、苹果酸脱氢酶（MDH）、苹果酸酶（ME）、乙醇脱氢酶（ADH）、甲酸脱氢酶（FDH）、谷氨酸脱氢酶（GDH）进行聚丙烯酰胺凝胶电泳分析。【结果】在4种松毛虫9个地理居群中共检测到10个基因位点,其中4个位点为多态位点,检测到17个等位基因; 种群总体水平多态位点比率P=40%,平均有效基因数A=1.700,平均期望杂合度He=0.151,种群平均遗传距离为0.001～0.285; 其中马尾松毛虫指名亚种Dendrolimu punctatus Walker 6个居群的遗传分化度Fst=0.265,基因流Nm=0.692。4种松毛虫之间遗传关系最近的是落叶松毛虫D. superans Butler和马尾松毛虫的地理亚种赤松毛虫D. punctatus spectabilis Butler,遗传关系最远的是落叶松毛虫D. superans Butler和云南松毛虫D. houi Lajonquiere。【结论】 马尾松毛虫居群间遗传分化程度较大,基因交流较少,遗传漂变已经成为导致该物种种群分化的主要原因之一;遗传距离与地理距离存在一定相关性。