粘虫越冬区种群遗传进化及其近缘种研究

发布时间：2017-08-12 18:39

  本文关键词：粘虫越冬区种群遗传进化及其近缘种研究

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【摘要】：粘虫Mythimna separata (Walker)是一种远距离迁飞性害虫,是我国粮食作物主要害虫之一,每年在我国南北往返迁飞为害,给我国粮食生产安全造成了严重威胁。由于我国粘虫越冬北界以北地区的春季初始虫源来自粘虫越冬地区,故而越冬地区粘虫的种群基数直接影响一代区甚至全国粘虫的发生危害情况。对我国东部和西部越冬区粘虫的遗传进化和基因交流的研究对于明确我国粘虫的迁飞路径及其虫源交流情况,提供监测预警水平均具有重要意义。本文通过采用分子生物学及传统形态学鉴定的方法对越冬区粘虫种群遗传进化和交流情况及越冬区常见粘虫近缘种开展研究,以期获得对粘虫近缘种的快速鉴定方法,明确粘虫在我国主要越冬区的种群遗传特征和基因交流情况,现将其总结如下。本项目共开发2,132,362个SLAF标签,SLAF标签的平均测序深度为31.66x,开发SNP2,119,990个。通过完整度0.8,MAF0.05过滤后得到26,380个可靠度高的SNP,其中199个SNP所在的SLAF片段得到注释。通过对四个地区80个样品的系统聚类分析法及PCA分析发现,粘虫虫源地自然群体中存在较高程度的遗传多样性。系统聚类能将广东群体与福建、广西和云南三地种群明确区分,而广西、福建和云南3个地区种群内的遗传分化大于种群间的遗传分化,系统聚类不能将同一种群内所有个体都明确分组,从而导致3地粘虫种群无法按照地域区分开。通过Fst群体选择分析,应用生物信息学的方法筛选“离群”的SNP位点,获得了造成广东与其他三个地区遗传分化受选择的SNP标记,其中广东和福建为101个,广西和广东为108个,云南和广东为100个。为进一步开发可用于区分广东与福建、广西和云南三个地区的高区分度的SNP标记,按照基因型频率差值大于等于0.8筛选并统计特征SNP,共筛选到95个SNP,为进一步研究粘虫在中国的迁飞轨迹提供了可用的SNP分子标记。通过形态学鉴定及DNA条形码技术对野外采集4种粘虫近缘种进行了鉴定,并进一步通过分子生物学的方法对粘虫及其4种近缘种的分子遗传特征进行进一步验证。结果表明田间采集的4种粘虫近缘种分别为白点粘夜蛾Leucania loreyi (Duponchel)、淡脉粘夜蛾Leucania roseilinea (Walker)、瘠粘夜蛾Leucania pallidior(Draudt)和虚研夜蛾Aletia pseudaletiana(Berio)。采用COI基因的DNA条形码序列的通用引物对粘虫及其4种近缘种进行PCR扩增和测序,首次在淡脉粘夜蛾、瘠粘夜蛾和虚研夜蛾中获得了CO1基因的DNA条形码序列。序列分析结果表明：克隆得到的白点粘夜蛾、淡脉粘夜蛾、瘠粘夜蛾和虚研夜蛾CO1基因片段长度均为658bp,粘虫与白点粘夜蛾、淡脉粘夜蛾、粘瘠粘夜蛾和虚研夜蛾的核苷酸序列同源性依次为93.31%、92.86%、91.95%和90.88%,遗传距离分别为0.067、0.071、0.081和0.091；对于其所编码的219个氨基酸序列进行分析,发现粘虫与白点粘夜蛾、淡脉粘夜蛾、粘瘠粘夜蛾和虚研夜蛾同源性依次为100%、100%、100%、99.09%和99.09%。综合遗传距离分析和同源相似性分析,4种近缘种与粘虫的亲缘关系由近到远依次为白点粘夜蛾、淡脉粘夜蛾、粘瘠粘夜蛾和虚研夜蛾。
【关键词】：粘虫 越冬区 近缘种 遗传进化
【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】：2016
【分类号】：S433.4
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第一章 引言12-17
• 1.1 粘虫的发生与危害12
• 1.2 昆虫种群遗传变异及多样性研究12-15
• 1.2.1 昆虫地理种群的遗传多样性12-13
• 1.2.2 分子标记技术在昆虫种群遗传多样性中的应用13-14
• 1.2.3 简化基因组测序技术14-15
• 1.3 粘虫近缘种鉴定15-16
• 1.3.1 粘虫近缘种概述15
• 1.3.2 近缘种的鉴定方法15-16
• 1.4 研究内容和方法16-17
• 第二章 粘虫越冬区种群遗传进化分析17-43
• 2.1 材料与方法17-20
• 2.1.1 供试虫源17-18
• 2.1.2 基因组DNA提取18
• 2.1.3 参考基因组的确定18
• 2.1.4 酶切方案确定18-19
• 2.1.5 实验流程19
• 2.1.6 实验建库评估19-20
• 2.1.7 信息分析流程20
• 2.2 结果与分析20-42
• 2.2.1 SLAF标记开发20-26
• 2.2.1.1 SLAF标签统计20-23
• 2.2.1.2 SNP信息统计23-25
• 2.2.1.3 SNP片段的注释25-26
• 2.2.2 遗传进化分析26-33
• 2.2.2.1 系统聚类分析26
• 2.2.2.2 PCA分析26-29
• 2.2.2.3 Fst群体选择分析29-33
• 2.2.3 地区特征SNP筛选33-42
• 2.3 小结与讨论42-43
• 第三章 4种粘虫近缘种的形态鉴定及COI基因的序列分析43-52
• 3.1 材料与方法43-44
• 3.1.1 标本采集43
• 3.1.2 DNA的提取43
• 3.1.3 COI基因的PCR扩增及序列测定43
• 3.1.4 序列分析43-44
• 3.2 结果与分析44-51
• 3.2.1 粘虫及其近缘种成虫形态特征44-46
• 3.2.2 测序结果及COI基因序列变异统计46-48
• 3.2.3 亲缘关系48-51
• 3.3 小结与讨论51-52
• 第四章 全文结论52-54
• 4.1 越冬地区粘虫种群遗传结构52
• 4.2 粘虫近缘种的形态鉴定52-54
• 参考文献54-60
• 致谢60-61
• 作者简历61

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本文编号：663087