麦长管蚜种群遗传结构及迁飞和生殖特征的分子证据

来源 :中国农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yangyugui888
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麦长管蚜Sitobion(或Macrosiphum)miscanthi Takahashi是一种重要的麦类作物害虫,不仅可以造成直接损失,还可以传播小麦病毒病。统计表明该害虫已从上世纪80年代以前的偶发性变成常发性危害,这与其自身的生物学特性以及环境因子的变更有关,其中生殖对策和迁飞特性较为重要。应用微卫星遗传标记,本文深入地研究了全国各大麦区麦长管蚜种群的空间和时间遗传结构,并由此对其生殖对策和迁飞规律进行了推断。 微卫星是新一代遗传标记,已经成为群体遗传学研究的重要工具。该技术对电泳分辨率要求很高,目前国内昆虫学领域还没有成熟的体系可以借鉴。经过摸索,本文建立一套基于“变性聚丙烯酰胺凝胶(PAGE)-银染”的蚜虫微卫星检测程序,此方法的分辨率极高,可以分开只相差2bp的DNA片段,与常用的非变性PAGE相比,具有杂带少、易区分杂合和纯合状态等特点。 对全国28个地理种群的遗传分析显示,基因型多样性指数(e)在南北种群之间没有显明差异,根据有关理论-‘蚜虫在寒冷地区倾向于采用全周期对策,在温和地区以不全周期对策为主,全周期群体的基因型多样性远远高于不全周期群体’,推断麦长管蚜在南北地区均采用的是相同的生殖对策。北部和黄淮种群表现出极高的杂合度(Ho,0.752-0.929)和杂合度过剩,可以认为这是长期孤雌生殖的结果,因为有研究表明克隆生殖生物的杂合度会一直增加。另外还表现出偏离哈温平衡和高度的连锁不平衡,这都和典型的不全周期型蚜虫类群的遗传特征相似。 北部冬麦区、黄淮冬麦区以及西北春麦区种群之间基本没有遗传分化,这三个麦区涵盖了我国北方大部分地区,东西跨度约1100 km,南北约700 km,根据遥远种群间无显著分化由大规模迁飞维持的理论,麦长管蚜在以上三个区域之间是高度迁飞的。长江中下游麦区和黄淮海麦区种群之间基本上都出现了显著的遗传分化(F<,ST>>0.05,P<0.005),由此推断麦长管蚜在长江中下游越冬并迁往北方麦区的可能性不大。西南种群和北方种群之间也出现了显著分化(F<,ST>>0.05,P<0.005),推断这两个地区也不存在明显的迁飞关系。‘昆明’和‘都匀’比较隔离,与其它种群之间都出现了极显著分化(F<,ST>>0.05 P<<0.0001)。多位点基因型的地理分布可作为蚜虫迁飞的又一指示,分析发现10个频率最高的基因型广泛分布,但是只局限在北方麦区内,这再一次说明麦长管蚜在北方广大麦区高度迁飞,与长江中下游及西南麦区之间的迁飞可能性不大。 对北京地区季节种群的田间观察和遗传研究显示:1)抗寒能力很强,在隆冬(-10℃)还可以采到少量活虫,但不能成功越冬,早春发现的第一批个体均为有翅成蚜;2)遗传多样性随季节而减小,但是在早春突然增加,本文认为是选择和迁飞相互作用的结果;3)与其它地理种群一样,北京季节种群也表现出极高的杂合度和杂合度过剩,以及高度的连锁不平衡;4)早春的有翅成蚜种群明显分化于在它之前采集的2种群(F<,ST>>0.05,P<0.005),证明早春种群应该是从外地迁入的,但与其它地理种群之间都出现了实质性的分化,表明早春种群可能不是来自具体的某个区域:5)早春种群之前和之后的3个种群(跨年度采集)间没有任何分化(F<,ST><<0.05,P>0.05),对此的解释是:北京群体即存在迁入成分,也存在本地越冬(孤雌蚜)成分。我们的却没发现孤雌蚜可以越冬,显然,对孤雌蚜到底能否在北京本地越冬问题有待于更深入的调查。
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