【摘要】：烟粉虱Bemisia tabaci(Gennadius),属半翅目Hemiptera,粉虱科Aleyrodidae,小粉虱属Bemisia,是世界性的重要农业害虫。烟粉虱是一个包含30多个隐种的物种复合体,其中MEAM1和MED隐种已广泛入侵我国除西藏、宁夏等少数省区外的其他各省(直辖市、自治区),并在许多地区成功取代未造成重大危害的土著烟粉虱。本研究围绕烟粉虱隐种形态相似、难以快速有效区分的问题,采用双基因DNA序列测定以及系统发育分析的技术与方法,探讨mtDNA COI与rDNA ITS1标记技术用于烟粉虱隐种鉴定的可行性,并对烟粉虱MED隐种和MEAM1隐种的种群遗传结构进行了分析。具体研究结果如下:(1)mtDNA COI与rDNA ITS1双基因标记技术用于烟粉虱隐种鉴定的可行性研究。以我国常见的9个烟粉虱隐种为对象,遗传距离分析显示,以mtDNA COI序列为靶标时,隐种内平均遗传距离为0.0054,隐种间平均遗传距离为0.1502,隐种间遗传距离为隐种内遗传距离的27.8倍,而且隐种内遗传距离与隐种间遗传距离没有重叠区域;以rDNA ITS1序列为靶标时,隐种内平均遗传距离为0.0044,隐种间平均遗传距离为0.0328,隐种间遗传距离仅为隐种内遗传距离的7.5倍,隐种内与隐种间遗传距离存在重叠现象。系统发育分析显示,以mtDNA COI序列为靶标时,无论是NJ树还是ML树,9个烟粉虱隐种均分别形成独立的进化分支。当以rDNA ITS1序列为靶标时,无论是NJ树还是ML树,9个烟粉虱隐种中仅有Asia II 3与Asia I可以形成独立的进化分支;而MED与MEAM1聚为一支,China 1与China 2聚为一支,Asia II 1,Asia II 6与Asia II 7聚为一支。结果表明,mtDNA COI基因更适用于烟粉虱隐种的鉴定。将本研究获得的以及整合GenBank数据库中所得到的高质量的COI序列(13种647条)和ITS1序列(12种636条),共计14种1283条一并录入中国外来入侵物种数据库,为烟粉虱的远程识别提供技术支持和平台。(2)烟粉虱MED隐种种群遗传结构研究。从我国17个省(直辖市、自治区)48个区(县)采集烟粉虱标本,其中14个省(直辖市、自治区)33个区(县)有烟粉虱MED隐种,以此33个地理种群为靶标,采用双基因标记技术对其进行种群遗传结构分析。结果显示,COI基因总群体单倍型多样性Hd为0.599,核苷酸多样性π为0.00170;ITS1基因总群体单倍型多样性Hd为0.520,核苷酸多样性π为0.00129,表明烟粉虱MED隐种的遗传多样性处于中等水平。COI基因总群体Fu’s Fs检验结果为-21.0310,ITS1基因总群体Fu’s Fs检验结果为-4.7010,表明MED隐种在过去较近历史时期内经历了种群扩张事件。基于COI基因计算的总体固定系数Fst为0.162040.15,总体基因流Nm为1.291,表明MED群体之间发生中度遗传分化,基因交流水平较高;基于ITS1基因计算的总体固定系数Fst为0.026280.05,总体基因流Nm为9.264,表明MED群体之间几乎没有发生遗传分化,基因交流频繁,种群间可能存在交配现象。对MED隐种COI基因及ITS1基因进行分子方差分析,以及对单倍型之间的系统进化关系进行分析,认为地理隔离并不是造成我国烟粉虱MED隐种种群之间出现遗传分化的主导因素。将本研究获得的MED隐种单倍型序列与数据库中不同国家和地区的单倍型序列进行整合,构建系统发育树,推测我国的烟粉虱MED隐种有可能来源于美洲、非洲、地中海沿岸地区、欧洲西部和西北部等地区。(3)烟粉虱MEAM1隐种种群遗传结构研究。从我国17个省(直辖市、自治区)48个区(县)采集烟粉虱标本,其中7个省(直辖市、自治区)13个区(县)有烟粉虱MEAM1隐种,以此13个地理种群为靶标,采用双基因标记技术对其进行种群遗传结构分析。结果显示,COI基因总群体单倍型多样性Hd为0.414,核苷酸多样性π为0.00063;ITS1基因总群体单倍型多样性Hd为0.166,核苷酸多样性π为0.00168,表明烟粉虱MEAM1隐种的遗传多样性较低,不利于其种群的发展。COI基因总群体Fu’s Fs检验结果为-6.4220,ITS1基因总群体Fu’s Fs检验结果为-1.6940,表明MEAM1隐种在过去较近历史时期内经历了种群扩张事件。基于COI基因计算的总体固定系数Fst为0.58990,总体基因流Nm为0.17,表明MEAM1隐种种群可能因遗传漂变发生了遗传分化;基于ITS1基因计算的总体固定系数Fst为0.01037,总体基因流Nm为23.86,表明MEAM1隐种的种群遗传分化很小,基因交流水平较高。对MEAM1隐种COI基因及ITS1基因进行分子方差分析,以及对单倍型之间的系统进化关系进行分析,认为地理隔离并不是造成我国烟粉虱MEAM1隐种种群之间出现遗传分化的主导因素。将本研究获得的MEAM1隐种单倍型序列与数据库中不同国家和地区的单倍型序列进行整合,构建系统发育树,推测我国的烟粉虱MEAM1隐种有可能来源于地中海沿岸地区、欧洲西部、美洲、南亚和东南亚地区。本研究结果对烟粉虱隐种的快速准确鉴定和有效防控,保护国家农业生产安全具有重要指导意义,为深入探索烟粉虱的入侵来源、入侵机制、传播模式、取代机制以及综合防控体系的构建提供理论依据。
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【学位授予单位】：中国农业科学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S433.3
【参考文献】
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