7種紫膠蟲的系統(tǒng)發(fā)育與分子進化分析（Homoptera：Tachardiidae）.pdf

1、紫膠蟲是一種具有重要經(jīng)濟價值的資源昆蟲，屬同翅目Homoptera,蚧總科Cocoidea,膠蚧科Lacciferidae，膠蚧屬Kerria，主要分布于印度、泰國、緬甸、中國、老撾、孟加拉國、巴基斯坦、越南等國熱帶和亞熱帶地區(qū)。全世界鑒定到種的紫膠蟲有19種，本論文采用支序分類、染色體核型分析、核型似近系數(shù)的聚類分析和隨機擴增多態(tài)性DNA(RAPD)分子標(biāo)記、28SrRNA、EF1α基因序列分析等技術(shù)分別從形態(tài)、細胞和分子三個層次較為

2、系統(tǒng)地研究了7種生產(chǎn)用紫膠蟲的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系。 1.形態(tài)學(xué)研究：選擇肛突長度、膊背抬起的高度等22個形態(tài)特征，以7種紫膠蟲為內(nèi)群，以格氏紫膠蟲、楊梅翠膠蚧與白色角膠蚧作為復(fù)合外類群，進行支序分析，得到7種紫膠蟲系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系圖。 從拓撲結(jié)構(gòu)可以看出，中華紫膠蟲形態(tài)特征較為特殊，首先從群體中分歧出來；其它6種紫膠蟲又分成兩大支系：信德紫膠蟲、紫膠蚧具有緊密的姐妹群關(guān)系，匯聚在一起形成一個進化枝；在另一個支系中，尼泊爾紫膠蟲最早

3、從群體中分離出來，而田紫膠蟲和云南紫膠蟲關(guān)系更近，形成姐妹群再與普薩紫膠蟲聚合。 2.染色體研究：使用空氣干燥法進行染色體制片，在光學(xué)顯微鏡下分別觀察7種紫膠蟲的染色體形態(tài)，并統(tǒng)計染色體數(shù)量(2n=18)。通過專業(yè)軟件IM50測量和計算染色體參數(shù)，對7種紫膠蟲分別進行核型分析，比較各種間染色體的形態(tài)結(jié)構(gòu)特征，建立每個蟲種的核型模式圖。 使用核型似近系數(shù)的聚類分析軟件，計算出每兩種紫膠蟲之間的核型似近系數(shù)λ值與核型進化距離

4、，用不加權(quán)算術(shù)平均組對法(UPGMA)進行聚類分析，并根據(jù)聚類結(jié)果建立將7種紫膠蟲的聚類圖，7個蟲種分別歸屬為Ⅰ、Ⅱ兩大分支：在第Ⅰ分支中，田紫膠蟲與云南紫膠蟲在λ=0.9688處首先聚為一類，這說明兩個蟲種的核型同源性最大，親緣關(guān)系最近。信德紫膠蟲與紫膠蚧核型似近系數(shù)λ為0.9533，親緣關(guān)系緊密，聚在一起形成姐妹群。中華紫膠蟲與田紫膠蟲、云南紫膠蟲的進化距離最近，三者聚合后再同信德紫膠蟲與紫膠蚧形成姐妹群匯聚，形成第Ⅰ枝系。在第Ⅱ分

5、支中，尼泊爾紫膠蟲與普薩紫膠蟲的核型似近系數(shù)為0.9441，構(gòu)成姐妹群，這兩個蟲種與其它5種紫膠蟲親緣關(guān)系較遠，從群體中分歧出來，形成單獨的枝系。 論文中還討論和對比了田紫膠蟲紅、黃兩種色型雌蟲的核型。經(jīng)t-檢驗，證實兩種色型在核型上差異不顯著，為進一步弄清多色型現(xiàn)象的遺傳規(guī)律積淀了初步研究資料。同時，本論文還對核型進化趨勢以及核型與產(chǎn)膠質(zhì)量的關(guān)系進行了初步的探討，研究結(jié)果顯示紫膠蟲核型進化的方向從3B(或3A)到2B再到3B(

6、或3A)，即呈現(xiàn)從不對稱向著對稱再向著不對稱的方向進化的趨勢。從核型的對稱性來看，分析結(jié)果顯示不對稱的核型對應(yīng)著產(chǎn)膠的高質(zhì)量，而隨著核型對稱性的增加，其膠質(zhì)也相應(yīng)得隨之降低。 3.RAPD分析：用RAPD技術(shù)研究了紫膠蟲7種主要生產(chǎn)種12個群體之間的親緣關(guān)系，研究中每個群體使用了24個標(biāo)本，共有288個個體用于研究。在試用的45種隨機引物中，篩選出9種引物用于隨機引物擴增，共得到121個清晰穩(wěn)定的位點，其中有118個為多態(tài)性位點

7、，多態(tài)百分率為97.52％，每條引物檢測到的位點數(shù)為11～16個，長度在150～3000bp之間。根據(jù)擴增結(jié)果，用UPGMA法對Nei's遺傳距離進行聚類分析，構(gòu)建分子系統(tǒng)樹。7種紫膠蟲聚類結(jié)果顯示：紫膠蟲各種間的遺傳平均距離為0.4430，種內(nèi)的遺傳平均距離為0.1707。 根據(jù)聚類分析，討論了7種紫膠蟲的親緣關(guān)系。從系統(tǒng)樹的拓撲結(jié)構(gòu)可以看出，7種蟲種分為兩大分支：在第Ⅰ分支中，田紫膠蟲與尼泊爾紫膠蟲、普薩紫膠蟲親緣關(guān)系緊密，

8、先聚在一起，再與云南紫膠蟲合為一族，最后與中華紫膠蟲聚類，形成一大支系，其中田紫膠蟲與中華紫膠蟲的親緣關(guān)系較遠，分別位于分支內(nèi)的兩端。在第Ⅱ分支中，信德紫膠蟲與紫膠蚧構(gòu)成一個自然進化枝，與其它5種紫膠蟲親緣關(guān)系較遠，從群體中分歧出來，形成單獨的枝系。 4.基因序列分析：分別使用兩對引物對核糖體28SrRNA基因編碼區(qū)(458bp)和核基因EF1α的部分序列(1145bp)進行PCR擴增和測序。用PAUP*4.0b10軟件對兩個基

9、因的單獨數(shù)據(jù)與合并數(shù)據(jù)分別進行鄰接法(NJ)、最大簡約法(MP)和最大似然法(ML)分析，重建7種紫膠蟲的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系。 研究結(jié)果支持信德紫膠蟲、紫膠蚧的緊密關(guān)系。無論是EF1α基因樹、28SrRNA基因樹，還是基于合并數(shù)據(jù)建立的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系都無一例外的支持兩者之間親密的姐妹群關(guān)系，同時也具有極高的支持率(86％～100％)。然而，云南紫膠蟲、中華紫膠蟲、田紫膠蟲關(guān)系、尼泊爾紫膠蟲與普薩紫膠蟲之間的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系在核基因與核糖體基

10、因數(shù)據(jù)的分析(單獨和合并分析)中沒有得到一致的結(jié)果。 通過綜合比較各類數(shù)據(jù)，并結(jié)合生態(tài)學(xué)、地質(zhì)演化等研究基礎(chǔ)，我們提出了7種紫膠蟲系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系假說。建議將7種紫膠蟲分別歸屬為兩大分支：在第Ⅰ分支中，信德紫膠蟲與紫膠蚧構(gòu)成緊密的姐妹群，與其它5種紫膠蟲親緣關(guān)系較遠，從群體中首先分歧出來，形成單獨的枝系；在第Ⅱ分支中，田紫膠蟲與云南紫膠蟲的親緣關(guān)系比與其它種更為密切，它們形成姐妹群后再依次與普薩紫膠蟲、尼泊爾紫膠蟲聚類；而中華紫膠蟲