大螟Sesamia inferens(Walker)是亚洲地区水稻上重要的害虫。过去的研究认为,大螟在我国的分布北限大致在北纬34°的陕西周至、河南信阳、安徽合肥和江苏淮阴一线。随着全球气候变暖,大螟的分布北限也在逐渐向北扩展,已在北纬34°以北的稻区发生危害。大螟原为一种水稻上的常发次要害虫,然而在21世纪初,大螟种群数量迅速上升,对水稻的为害逐渐加重并成为水稻的主要害虫之一。本研究采用微卫星分子标记(SSR)和线粒体DNA分子标记(COI和Cytb基因)相结合的方法对采自我国37个不同地理种群大螟的遗传结构进行系统而深入的研究,分析各个种群间的亲缘关系,探讨大螟的起源与进化。同时对所采集的大螟地理种群的Wolbachia感染率进行了分析,初步探明了各种群中的Wolbachia类群。此外,通过对感染Wolbachia大螟个体和未感染个体的线粒体DNA多样性进行分析,探讨Wolbachia是否对大螟mtDNA多样性和进化产生影响。主要研究结果如下：1、大螟遗传多态性微卫星标记的筛选本研究采用FIASCO法筛选了30个微卫星位点,并对这些位点进行了分析。结果显示,大螟两个地理种群(江苏扬州和贵州贵阳)的微卫星多态信息含量(PIC)为0.181-0.947,平均值为0.633,表明有高度的多态性。此外,这些位点的等位基因数有2-31个,期望杂合度为0.196-0.962,观测杂合度为0.043-1.000；同时,在一个种群中至少有14个位点在Bonferroni校正后没有显著偏离哈迪-温伯格平衡(P<0.01)；位点CA194 & GT106,GA13 & TG52,GA13 & TG51,CA31 & CA43,GT16 & GT206在Bonferroni校正后表现出连锁不平衡。本研究还初步分析了大螟的微卫星突变模式,发现了3种微卫星突变类型。2、基于徽卫星标记的大螟种群遗传结构研究基于微卫星标记的结果表明,中国的大螟种群具有较高的遗传多样性,9个微卫星位点平均有38.6667个等位基因；各种群间存在中等程度的遗传分化(0.05<FST<0.15)；大部分种群都偏离Hardy-Weinberg平衡,这可能是由于等位基因的杂合度不足而引起。分子方差分析(AMOVA)结果表明,中国大螟的种群遗传变异主要来自于种群内部,为总变异的85%。UPGMA聚类图显示,37个大螟地理种群聚为2支,即中国南部的地理种群聚为一支,东部、中部、西部和北部的种群聚为另一支,这种分支格局与Structure的分析结果一致；但在2个分支内,各地理种群在系统聚类树上呈现出不规则的分布格局,表明大螟各地理种群间的遗传分化与地理距离无明显的相关性。瓶颈效应分析表明,在IAM模型下,大螟的少部分地理种群在近期经历过瓶颈效应,但从总体上看,中国的整个大螟种群数量正处于平稳增加之中。3、基于线粒体基因的大螟种群遗传结构研究线粒体基因标记的结果也表明,中国的大螟种群具有较高的遗传多样性；各种群间也存在中等程度的遗传分化(0.05<FST<0.15),其中河北唐山种群(HBTS),四川达州种群(SCDZ),四川成都种群(SCCD)和广西南宁(GXNN)种群间的遗传分化程度较大(FST=1.00000)。此外,用贝叶斯推断(BI)和邻接法(NJ)对本研宄所涉及的37个大螟种群进行分析,结果表明中国的大螟种群也明显地聚为2支,这与上述微卫星的分析结果完全一致。此外,空间分子变异分析(SAMOVA)的结果表明,中国37个大螟种群可细分为5个组群,即华北组群(Northern China, NC)、华中-华东组群(Central-Eastern China, CEC)、华中西部组群(Central China West, CCW)、西南组群(Southwestern China, SWC)和华南组群(Southern China, SC)。分子方差分析(AMOVA)的结果显示,大螟种群的遗传变异主要自于种群内的个体之间和组群间,少部分来自组内的种群间,这表明中国的大螟种群在不同组群之间已有明显的分化。根据2个线粒体基因的单倍型歧点分布及中性检验,表明中国的大螟群体单倍型歧点分布为双峰或多峰模型；Tajima’s D与Fu’s Fs中性检验值总体不显著,表明中国的大螟种群在过去较近的历史时期内没有经历种群扩张事件,群体大小保持相对稳定。研究还表明,大螟的分歧时间大约为93-97万年前。基于协同进化理论,最大共享单倍型的分布地,单倍型网状图的星状拓扑结构,非对称基因流的流向,近似贝叶斯法的分析以及大螟在不同时期适生度的分析均表明,大螟可能起源于中国的长江流域。4、大螟内共生菌Wolbachia的检测及其对线粒体基因的影响本研究基于Wolbachia表面蛋白基因(wsp)和细胞分裂蛋白基因(ftsZ)对大螟的Wolbachia感染情况进行了分析,结果显示仅有少数大螟个体感染了Wolbachia,感染率为8.2%,但所感染的Wolbachia却表现出较高的多样性,即有6个株系；而且感染Wolbachia的大螟种群主要分布于中国南部。此外,本研究发现并定义了2个新的Wolbachia株系,分别命名为wCam和wInf。进一步的研究表明,感染Wolbachia的大螟种群线粒体基因的核苷酸多样性指数(包括单倍型多样性[HD],核苷酸多样性[π]和变异位点的数目[S])与未感染种群的没有显著差异,而且Wolbachia的株系和线粒体DNA单倍型的系统发育间没有相关性。分子方差分析(AMOVA)表明,大螟感染Wolbachia个体和未感染的个体间线粒体DNA的遗传差异较小。另外,中性检测结果表明感染Wolbachia的种群和未感染的种群群体大小均保持平衡(Tajima’s D和Fu’s F值不显著,P>0.05)。上述结果说明Wolbachia并没有对大螟线粒体DNA的变异和进化产生影响。此外,基于Wolbachia的wsp基因系统发育分析表明,稻田生态系统中的Wolbachia在不同昆虫间可进行水平传播。