广西橘小实蝇遗传多样性研究

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橘小实蝇Bactrocera dorsalis(Hendel)(双翅目Diptera:实蝇科Trypetidae),广泛分布于包含我国南方省份的热带及亚热带地区,是一种重要的世界性入侵害虫。广西作为果蔬大省,同时为国内橘小实蝇最早入侵地之一,全区均有橘小实蝇为害,局部地区水果产量损失严重。该地区橘小实蝇经过长期与寄主和环境之间的交互作用,可能具有较强的遗传结构,使其防治难度增加。鉴于此,本实验采集广西24个地区的橘小实蝇样本,通过8个微卫星和线粒体COI片段两种分子标记相结合的手段,运用系统发育分析、谱系生物地理学及遗传变异参数分析等多种生物信息学研究方法,共同阐明广西地区橘小实蝇的种群结构及多样性。主要结果如下:1.构建了橘小实蝇全长转录组文库,测序数据生物信息学分析结果表明:Pac Bio Sequel系统共生成了40,319,890个子读,535,241个环形一致序列(CCS),386,916条全长非嵌合序列(FLNC)。共获得准确率为99%的22,780个高质量(HQ)异构体中有12,274条被识别并映射,对应于5,365个已知的异构体和226个以前没有注释的新异构体。在分析的12,274条序列中,有2,412条序列在四个数据库中共享,其中有11,150(90.84%)、8,675(70.68%)、6,102(49.71%)、3,169(25.82%)条序列分别在Nr、Swiss-Port、GO、KEGG四个数据库中得到注释。2.基于全长转录组数据库微卫星分析筛选结果表明:从12,274条无冗余转录本序列中检测出1,978个SSRs位点。从候选80对引物选定8对引物对来自24个不同地区橘小实蝇种群的179个个体进行遗传多样性分析,其等位基因数Na、有效等位基因数Ne、期望杂合度He以及香农指数I的平均值分别为3.98、2.78、0.54和1.03,位点多态性良好。3.微卫星(SSRs)分子标记研究表明:应用8对微卫星引物共检测到118个等位基因,23个地理种群179个样本间的平均不同等位基因数量(Na)、平均有效等位基因数量(Ne)、平均观测杂合度(Ho)、平均期望杂合度(He)、平均香农信息指数(I)的范围分别为2.25-5.75、1.69-3.61、0.31-0.69、0.34-0.66、0.56-1.32。经过AMOVA分子方差分析显示,变异主要来自个体间。Fis、Fit和FST均值分别为0.086、0.224和0.154,呈现中高度水平的遗传分化,Nm均值为1.542,表现高水平的基因交流。各种群间的地理距离与遗传距离间Matel同样表明两者无显著相关性。4.线粒体DNA COⅠ片段分子标记结果显示:应用线粒体COⅠ基因片段从所测的337条橘小实蝇中共观测到98个单倍型,其中共享单倍型39个,24个地理种群总体平均单倍型多样性为0.941,核苷酸多样性为0.00658,表现出较高水平的遗传多样性。F-统计法度量种群间遗传分化程度结果显示,大部分地理种群间呈现高度遗传分化现象。AMOVA结果显示引起种群总体变异的主要因素是种群内的个体间变异。中性检验整体值P<0.01且错配分析图呈明显双峰,表明现在稳定的橘小实蝇种群曾发生过种群扩张。综上所述,广西橘小实蝇种群遗传多样性高,遗传分化呈中高度水平,无明显的地理种群结构。橘小实蝇自身较强的飞翔能力加上空气流作用使得不同地理种群间个体混杂,同时人为干涉的长距离扩散可能导致了橘小实蝇种群间的高水平的基因流,不受地理隔离的影响。
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