五倍子蚜與寄主植物的遺傳多樣性及協(xié)同進(jìn)化關(guān)系研究.pdf

1、蚜蟲(chóng)類屬昆蟲(chóng)綱Insecta，同翅目Homoptera，是典型的寄生性昆蟲(chóng)，對(duì)寄主植物有嚴(yán)格的?；?，很多蚜蟲(chóng)有轉(zhuǎn)移寄主、多態(tài)多型現(xiàn)象，大部分時(shí)期行孤雌生殖，其發(fā)生和演化，與寄主植物的發(fā)生和演化關(guān)系十分密切。 五倍子蚜是癭綿蚜科Pemphigidae五節(jié)根蚜亞科Fordinae倍蚜族Melaphidini蚜蟲(chóng)，共有5屬14種，它們寄生于漆樹(shù)科鹽膚木屬Rhus 5種(包括2個(gè)變種)植物上，所形成的蟲(chóng)癭一五倍子，是重要的醫(yī)藥和化工原

2、料。五倍子蚜的分類主要是根據(jù)五倍子的外形、成熟期、致癭蚜的生物生念學(xué)特性、形成位置以及對(duì)第一寄主較強(qiáng)的選擇性等方面進(jìn)行的研究，不同的五倍子蚜寄生于不同的寄主植物上形成不同的五倍子。目前對(duì)五倍子蚜的研究主要是對(duì)其生物學(xué)特性的研究，包括形態(tài)、生殖、生活史、生活習(xí)性、生念學(xué)特性、環(huán)境條件對(duì)它的影響等。五倍子蚜對(duì)食物的專化性更強(qiáng)，屬異寄主全周期型，整個(gè)生活史經(jīng)歷性母成蚜、雌雄性蚜、干母、無(wú)翅干雌、有翅干雌(秋遷蚜)、僑蚜(春遷蚜)等蟲(chóng)型，其第一

3、寄主樹(shù)只有漆樹(shù)科鹽肽木屬部分植物，冬寄主是提燈蘚科部分種類，倍蚜蟲(chóng)生活史的不同時(shí)期除僑蚜在第二寄主蘚上越冬外，其余均是在第一寄主上度過(guò)的，且與第一寄主的?；暂^強(qiáng)，其中最重要的一種是寄生在鹽肽木上的角倍蚜。五倍子蚜與寄主植物彼此之間這種強(qiáng)的適應(yīng)性顯示明顯的協(xié)同進(jìn)化過(guò)程，主要是基于生物生念和形態(tài)觀察得到的結(jié)果，分子水平的協(xié)同進(jìn)化研究還未見(jiàn)報(bào)道。 本研究從五倍子的主要分布區(qū)對(duì)應(yīng)采集角倍蚜及其寄主植物鹽膚木標(biāo)本，采用ISSR標(biāo)記技術(shù)對(duì)

4、它們的種群遺傳結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)分析其種群地理學(xué)結(jié)構(gòu)，探討二者之問(wèn)的協(xié)同進(jìn)化關(guān)系；以五倍子蚜mtDNA COII、Cytb基因以及GenBank獲得的癭綿蚜科(包括五倍子蚜)、扁蚜科和蚜科的部分種類相應(yīng)序列、寄主鹽膚木屬種的葉綠體DNA ndh F基因和trn L-F區(qū)以及核糖體ITS區(qū)序列作為分子標(biāo)記，分別構(gòu)建五倍子蚜和寄主植物種之間的分子系統(tǒng)樹(shù)，并進(jìn)行比較分析，從分子水平上探討它們之間的協(xié)同進(jìn)化關(guān)系。 本研究獲得以下主要結(jié)果

5、： 1)角倍蚜和寄主植物ISSR擴(kuò)增所篩選出的引物不完全一致，但用同一引物擴(kuò)增出的角倍蚜和寄主鹽肽木的條帶大小和數(shù)量明顯不同，均沒(méi)有種群特異帶出現(xiàn)。角倍蚜和寄主植物不同群體的個(gè)體之間的擴(kuò)增譜帶存在不同程度的差異,不同引物之間無(wú)論是條帶的大小和數(shù)量均有較大的差異，差異的產(chǎn)生與種群及所使用的引物有關(guān)。 2)角倍蚜及其寄主植物在物種水平上，基因分化系數(shù)顯示僅有20％左右的 遺傳變異存在于種群間，種群內(nèi)的變異較大，角倍蚜種群之

6、間的變異相對(duì)寄主植物種群之間的變異較大。 3)根據(jù)地理區(qū)分，將角倍蚜及其寄主植物8個(gè)種群各分為兩個(gè)組，AMOVA分析顯示，種群內(nèi)個(gè)體間的遺傳多樣度高于種群之間的遺傳多樣度，組內(nèi)變異遠(yuǎn)高于組間變異。 4)將角倍蚜與寄主植物種群各自的8個(gè)種群構(gòu)成的聚類結(jié)果不同，分簇明 顯有差異。將彼此之間的聚類關(guān)系進(jìn)行比對(duì)，檢測(cè)兩者之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，顯示角倍蚜種群與寄主植物種群之間沒(méi)有直接的對(duì)應(yīng)關(guān)系。 5)為了檢測(cè)角倍蚜及其寄主植物

7、不同種群之間遺傳距離與地理距離之間的 相關(guān)關(guān)系，進(jìn)行Mantel統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)。結(jié)果說(shuō)明，不論是角倍蚜還是寄主植物種群，其遺傳距離與地理距離均不相關(guān)。 6)角倍蚜及寄主植物的遺傳變異具有一致的變化趨勢(shì)，基于Mantel統(tǒng)計(jì)檢 驗(yàn)探討角倍蚜及其寄主植物不同種群之間遺傳距離之間的相關(guān)關(guān)系，檢驗(yàn)結(jié)果顯 示，它們之間也不具有相關(guān)性。 7)角倍蚜和寄主植物種群的總體分化程度相近(相近的Fst值)，表明8個(gè) 角倍蚜種群和寄主植物種

8、群具有相似的遺傳結(jié)構(gòu)，顯示相似的基因流水平。 8)基于mtDNA基因部分序列建立的五倍予蚜部分種類分子系統(tǒng)進(jìn)化關(guān)系 顯示，角倍蚜與倍花蚜親緣關(guān)系較近，與肚倍蚜相對(duì)較遠(yuǎn)，癭綿蚜科、扁蚜科和 蚜科基本呈平行分布，該研究所用序列不足以將這幾個(gè)科的關(guān)系很好的分開(kāi)。 9)由GenBank下載五倍子蚜寄主植物種基因序列，建立寄主植物及相關(guān)物 種之間的系統(tǒng)進(jìn)化關(guān)系，與五倍子蚜的系統(tǒng)進(jìn)化關(guān)系進(jìn)行比較。發(fā)現(xiàn)這幾個(gè)五倍 子蚜與寄主植