基于mtDNA COI與rDNA ITS1雙基因的煙粉虱隱種鑒定及MED和MEAM1隱種種群遺傳結(jié)構(gòu)分析.pdf

1、煙粉虱Bemisia tabaci(Gennadius)，屬半翅目Hemiptera，粉虱科Aleyrodidae，小粉虱屬Bemisia，是世界性的重要農(nóng)業(yè)害蟲(chóng)。煙粉虱是一個(gè)包含30多個(gè)隱種的物種復(fù)合體，其中MEAM1和MED隱種已廣泛入侵我國(guó)除西藏、寧夏等少數(shù)省區(qū)外的其他各省（直轄市、自治區(qū)），并在許多地區(qū)成功取代未造成重大危害的土著煙粉虱。本研究圍繞煙粉虱隱種形態(tài)相似、難以快速有效區(qū)分的問(wèn)題，采用雙基因DNA序列測(cè)定以及系統(tǒng)發(fā)育分

2、析的技術(shù)與方法，探討mtDNA COⅠ與rDNA ITS1標(biāo)記技術(shù)用于煙粉虱隱種鑒定的可行性，并對(duì)煙粉虱MED隱種和MEAM1隱種的種群遺傳結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析。具體研究結(jié)果如下:
　　(1)mtDNA COⅠ與rDNA ITS1雙基因標(biāo)記技術(shù)用于煙粉虱隱種鑒定的可行性研究。以我國(guó)常見(jiàn)的9個(gè)煙粉虱隱種為對(duì)象，遺傳距離分析顯示，以mtDNA COⅠ序列為靶標(biāo)時(shí)，隱種內(nèi)平均遺傳距離為0.0054，隱種間平均遺傳距離為0.1502，隱種間遺傳

3、距離為隱種內(nèi)遺傳距離的27.8倍，而且隱種內(nèi)遺傳距離與隱種間遺傳距離沒(méi)有重疊區(qū)域;以rDNA ITS1序列為靶標(biāo)時(shí)，隱種內(nèi)平均遺傳距離為0.0044，隱種間平均遺傳距離為0.0328，隱種間遺傳距離僅為隱種內(nèi)遺傳距離的7.5倍，隱種內(nèi)與隱種間遺傳距離存在重疊現(xiàn)象。系統(tǒng)發(fā)育分析顯示，以mtDNA COⅠ序列為靶標(biāo)時(shí)，無(wú)論是NJ樹(shù)還是ML樹(shù)，9個(gè)煙粉虱隱種均分別形成獨(dú)立的進(jìn)化分支。當(dāng)以rDNA ITS1序列為靶標(biāo)時(shí)，無(wú)論是NJ樹(shù)還是ML樹(shù)，

4、9個(gè)煙粉虱隱種中僅有AsiaⅡ3與AsiaⅠ可以形成獨(dú)立的進(jìn)化分支;而MED與MEAM1聚為一支，China1與China2聚為一支，AsiaⅡ1，AsiaⅡ6與AsiaⅡ7聚為一支。結(jié)果表明，mtDNA COⅠ基因更適用于煙粉虱隱種的鑒定。將本研究獲得的以及整合GenBank數(shù)據(jù)庫(kù)中所得到的高質(zhì)量的COⅠ序列（13種647條）和ITS1序列（12種636條），共計(jì)14種1283條一并錄入中國(guó)外來(lái)入侵物種數(shù)據(jù)庫(kù)，為煙粉虱的遠(yuǎn)程識(shí)別提供技

5、術(shù)支持和平臺(tái)。
　　(2)煙粉虱MED隱種種群遺傳結(jié)構(gòu)研究。從我國(guó)17個(gè)省（直轄市、自治區(qū)）48個(gè)區(qū)（縣）采集煙粉虱標(biāo)本，其中14個(gè)?。ㄖ陛犑?、自治區(qū)）33個(gè)區(qū)（縣）有煙粉虱MED隱種，以此33個(gè)地理種群為靶標(biāo)，采用雙基因標(biāo)記技術(shù)對(duì)其進(jìn)行種群遺傳結(jié)構(gòu)分析。結(jié)果顯示，COⅠ基因總?cè)后w單倍型多樣性Hd為0.599，核苷酸多樣性π為0.00170; ITS1基因總?cè)后w單倍型多樣性Hd為0.520，核苷酸多樣性π為0.00129，表明煙粉

6、虱MED隱種的遺傳多樣性處于中等水平。COⅠ基因總?cè)后wFu's Fs檢驗(yàn)結(jié)果為-21.031＜0，ITS1基因總?cè)后wFu's Fs檢驗(yàn)結(jié)果為-4.701＜0，表明MED隱種在過(guò)去較近歷史時(shí)期內(nèi)經(jīng)歷了種群擴(kuò)張事件?；贑OⅠ基因計(jì)算的總體固定系數(shù)Fst為0.16204＞0.15，總體基因流Nm為1.29＞1，表明MED群體之間發(fā)生中度遺傳分化，基因交流水平較高;基于ITS1基因計(jì)算的總體固定系數(shù)Fst為0.02628＜0.05，總體基因流

7、Nm為9.26＞4，表明MED群體之間幾乎沒(méi)有發(fā)生遺傳分化，基因交流頻繁，種群間可能存在交配現(xiàn)象。對(duì)MED隱種COⅠ基因及ITS1基因進(jìn)行分子方差分析，以及對(duì)單倍型之間的系統(tǒng)進(jìn)化關(guān)系進(jìn)行分析，認(rèn)為地理隔離并不是造成我國(guó)煙粉虱MED隱種種群之間出現(xiàn)遺傳分化的主導(dǎo)因素。將本研究獲得的MED隱種單倍型序列與數(shù)據(jù)庫(kù)中不同國(guó)家和地區(qū)的單倍型序列進(jìn)行整合，構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)，推測(cè)我國(guó)的煙粉虱MED隱種有可能來(lái)源于美洲、非洲、地中海沿岸地區(qū)、歐洲西部和西

8、北部等地區(qū)。
　　(3)煙粉虱MEAM1隱種種群遺傳結(jié)構(gòu)研究。從我國(guó)17個(gè)省（直轄市、自治區(qū)）48個(gè)區(qū)（縣）采集煙粉虱標(biāo)本，其中7個(gè)?。ㄖ陛犑?、自治區(qū)）13個(gè)區(qū)（縣）有煙粉虱MEAM1隱種，以此13個(gè)地理種群為靶標(biāo)，采用雙基因標(biāo)記技術(shù)對(duì)其進(jìn)行種群遺傳結(jié)構(gòu)分析。結(jié)果顯示，COⅠ基因總?cè)后w單倍型多樣性Hd為0.414，核苷酸多樣性π為0.00063;ITS1基因總?cè)后w單倍型多樣性Hd為0.166，核苷酸多樣性π為0.00168，表明煙

9、粉虱MEAM1隱種的遺傳多樣性較低，不利于其種群的發(fā)展。COⅠ基因總?cè)后wFu's Fs檢驗(yàn)結(jié)果為-6.422＜0，ITS1基因總?cè)后wFu's Fs檢驗(yàn)結(jié)果為-1.694＜0，表明MEAM1隱種在過(guò)去較近歷史時(shí)期內(nèi)經(jīng)歷了種群擴(kuò)張事件?；贑OⅠ基因計(jì)算的總體固定系數(shù)Fst為0.58990，總體基因流Nm為0.17，表明MEAM1隱種種群可能因遺傳漂變發(fā)生了遺傳分化;基于ITS1基因計(jì)算的總體固定系數(shù)Fst為0.01037，總體基因流Nm為

10、23.86，表明MEAM1隱種的種群遺傳分化很小，基因交流水平較高。對(duì)MEAM1隱種COⅠ基因及ITS1基因進(jìn)行分子方差分析，以及對(duì)單倍型之間的系統(tǒng)進(jìn)化關(guān)系進(jìn)行分析，認(rèn)為地理隔離并不是造成我國(guó)煙粉虱MEAM1隱種種群之間出現(xiàn)遺傳分化的主導(dǎo)因素。將本研究獲得的MEAM1隱種單倍型序列與數(shù)據(jù)庫(kù)中不同國(guó)家和地區(qū)的單倍型序列進(jìn)行整合，構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)，推測(cè)我國(guó)的煙粉虱MEAM1隱種有可能來(lái)源于地中海沿岸地區(qū)、歐洲西部、美洲、南亞和東南亞地區(qū)。