基于mtDNA COI與rDNA ITS1雙基因的煙粉虱隱種鑒定及MED和MEAM1隱種種群遺傳結構分析.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。煙粉虱是一個包含30多個隱種的物種復合體，其中MEAM1和MED隱種已廣泛入侵我國除西藏、寧夏等少數(shù)省區(qū)外的其他各?。ㄖ陛犑小⒆灾螀^(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)分的問題，采用雙基因DNA序列測定以及系統(tǒng)發(fā)育分

2、析的技術與方法，探討mtDNA COⅠ與rDNA ITS1標記技術用于煙粉虱隱種鑒定的可行性，并對煙粉虱MED隱種和MEAM1隱種的種群遺傳結構進行了分析。具體研究結果如下:
　　(1)mtDNA COⅠ與rDNA ITS1雙基因標記技術用于煙粉虱隱種鑒定的可行性研究。以我國常見的9個煙粉虱隱種為對象，遺傳距離分析顯示，以mtDNA COⅠ序列為靶標時，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有重疊區(qū)域;以rDNA ITS1序列為靶標時，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序列為靶標時，無論是NJ樹還是ML樹，9個煙粉虱隱種均分別形成獨立的進化分支。當以rDNA ITS1序列為靶標時，無論是NJ樹還是ML樹，

4、9個煙粉虱隱種中僅有AsiaⅡ3與AsiaⅠ可以形成獨立的進化分支;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)庫中所得到的高質量的COⅠ序列（13種647條）和ITS1序列（12種636條），共計14種1283條一并錄入中國外來入侵物種數(shù)據(jù)庫，為煙粉虱的遠程識別提供技

5、術支持和平臺。
　　(2)煙粉虱MED隱種種群遺傳結構研究。從我國17個省（直轄市、自治區(qū)）48個區(qū)（縣）采集煙粉虱標本，其中14個?。ㄖ陛犑小⒆灾螀^(qū)）33個區(qū)（縣）有煙粉虱MED隱種，以此33個地理種群為靶標，采用雙基因標記技術對其進行種群遺傳結構分析。結果顯示，COⅠ基因總群體單倍型多樣性Hd為0.599，核苷酸多樣性π為0.00170; ITS1基因總群體單倍型多樣性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基因總群體Fu's Fs檢驗結果為-21.031＜0，ITS1基因總群體Fu's Fs檢驗結果為-4.701＜0，表明MED隱種在過去較近歷史時期內(nèi)經(jīng)歷了種群擴張事件?；贑OⅠ基因計算的總體固定系數(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MED隱種COⅠ基因及ITS1基因進行分子方差分析，以及對單倍型之間的系統(tǒng)進化關系進行分析，認為地理隔離并不是造成我國煙粉虱MED隱種種群之間出現(xiàn)遺傳分化的主導因素。將本研究獲得的MED隱種單倍型序列與數(shù)據(jù)庫中不同國家和地區(qū)的單倍型序列進行整合，構建系統(tǒng)發(fā)育樹，推測我國的煙粉虱MED隱種有可能來源于美洲、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隱種種群遺傳結構研究。從我國17個?。ㄖ陛犑?、自治區(qū)）48個區(qū)（縣）采集煙粉虱標本，其中7個?。ㄖ陛犑?、自治區(qū)）13個區(qū)（縣）有煙粉虱MEAM1隱種，以此13個地理種群為靶標，采用雙基因標記技術對其進行種群遺傳結構分析。結果顯示，COⅠ基因總群體單倍型多樣性Hd為0.414，核苷酸多樣性π為0.00063;ITS1基因總群體單倍型多樣性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基因總群體Fu's Fs檢驗結果為-6.422＜0，ITS1基因總群體Fu's Fs檢驗結果為-1.694＜0，表明MEAM1隱種在過去較近歷史時期內(nèi)經(jīng)歷了種群擴張事件。基于COⅠ基因計算的總體固定系數(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MEAM1隱種COⅠ基因及ITS1基因進行分子方差分析，以及對單倍型之間的系統(tǒng)進化關系進行分析，認為地理隔離并不是造成我國煙粉虱MEAM1隱種種群之間出現(xiàn)遺傳分化的主導因素。將本研究獲得的MEAM1隱種單倍型序列與數(shù)據(jù)庫中不同國家和地區(qū)的單倍型序列進行整合，構建系統(tǒng)發(fā)育樹，推測我國的煙粉虱MEAM1隱種有可能來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)。