灰飛虱線粒體單倍型非隨機分布的機制研究.pdf

1、灰飛虱[Laodelphax striatellus(Fallén)]屬半翅目，飛虱科，是一種非常重要的農(nóng)業(yè)害蟲。在世界上分布范圍廣泛?；绎w虱在我國各地均有分布，能夠本地越冬，因此一般認(rèn)為是本地蟲源。
　　本研究通過利用一段1368bp的線粒體DNA片段(包括769bp的COⅠ和599bp的COⅡ)，對我國22個地理種群的灰飛虱進(jìn)行種群遺傳學(xué)的分析，這22個種群的地理位置分布在四個氣候帶中(中溫帶:moderate tempera

2、tezone(MT)，暖溫帶:warmtemperatezone(WT)，亞熱帶北部:northern subtropicalzone(NS)，亞熱帶南部:southernsubtropicalzone(SS))。初步研究結(jié)果如下:
　　(1)種群遺傳多樣性:整體上，我國灰飛虱種群的遺傳多樣性較好，但東北地區(qū)的灰飛虱種群多樣性較差;在中溫帶地區(qū)(MT)的灰飛虱個體其單倍型多樣性Hd及核苷酸多樣性π均顯著低于暖溫帶地區(qū)(WT)、亞熱

3、帶南部地區(qū)(SS)、亞熱帶北部地區(qū)(NS)這三個溫區(qū)的灰飛虱個體。此外，亞熱帶南部SS個體的核苷酸多樣性低于暖溫帶地區(qū)WT和亞熱帶北部地區(qū)NS個體。
　　(2)種群分化指數(shù)FST:種群分化指數(shù)FST在-0.078到0.442之間，平均值是0.075。從中溫帶到其余三個溫區(qū)之間種群的FST平均值是0.176，相比較其他溫區(qū)之間，種群分化指數(shù)FST較低，平均值只有0.016。主成分分析PCoA顯示來自中溫帶地區(qū)的6個地理種群牡丹江、哈

4、爾濱10、哈爾濱12、雙吉、延吉11和延吉12與其他地理種群是顯著分化的。
　　(3)在1323個樣本中，共發(fā)現(xiàn)107個單倍型，貝葉斯聚類及單倍型網(wǎng)絡(luò)分支圖均顯示，107個單倍型很明顯的分為兩個單倍群，HGⅠ和HGⅡ，這兩個單倍型的頻率隨著地理位置非隨機分布。總體上，HGⅠ所占的頻率(61.3％)比HGⅡ所占的頻率(38.7％)要高，且在中溫帶地區(qū)占有絕對的優(yōu)勢。
　　對于這種線粒體單倍型隨環(huán)境出現(xiàn)非隨機分布的現(xiàn)象，我們認(rèn)為

5、溫度是形成灰飛虱線粒體DNA單倍型分布的主要原因，研究也發(fā)現(xiàn)線粒體單倍型HGⅠ的頻率與冬季平均最低溫度顯著相關(guān)，單倍型HGⅠ在中溫帶具有顯著頻率優(yōu)勢的原因可能是由于HGⅠ比HGⅡ個體更能適應(yīng)低溫環(huán)境。
　　為探索不同單倍型灰飛虱的抗寒性差異，對相同種群不同單倍型灰飛虱四齡若蟲進(jìn)行-1℃，2h處理后，測其冷凍昏迷恢復(fù)時間。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，單倍型HGⅠ灰飛虱的個體低溫冷凍昏迷后比HGⅡ單倍型個體恢復(fù)的快，說明HGⅠ這種單倍型灰飛虱的抗寒性較

6、強。
　　本研究比較了兩種單倍型灰飛虱個體的線粒體COⅠ基因的相對拷貝數(shù)和低溫處理前后雌蟲線粒體DNA上編碼蛋白的12個基因的相對表達(dá)量，結(jié)果發(fā)現(xiàn):
　　1)常溫下，HGⅠ這種單倍型灰飛虱體內(nèi)COⅠ基因的拷貝數(shù)明顯多于HGⅡ單倍型灰飛虱個體。
　　2)在-1℃低溫放置2h后，HGⅠ單倍型灰飛虱雌蟲個體與對照組相比，其12個線粒體基因表達(dá)量都是上升的，而對于HGⅡ這種單倍型灰飛虱雌蟲個體來說，在低溫-1℃放置2h后，nd

7、1，nd2，nd3，nd4這四個編碼NADH脫氫酶亞基的基因的表達(dá)量出現(xiàn)下降，其他基因的表達(dá)量都高于對照組。
　　3)對照組中HGⅡ單倍型線粒體基因表達(dá)量都高于單倍型HGⅠ，但差異不顯著;低溫處理后，HGⅡ單倍型灰飛虱個體線粒體基因只有atp6，atp8，nd6基因表達(dá)量高于單倍型HGⅠ，而其余9個基因表達(dá)量都低于HGⅠ單倍型灰飛虱個體，其中cox2，nd1，nd2，nd4，nd5基因表達(dá)量顯著降低。
　　對HGⅠ，HGⅡ兩