扶桑绵粉蚧在中国的地理分布与遗传结构及其寄生蜂的地理分布格局研究

发布时间：2020-08-07 03:00

【摘要】：扶桑绵粉蚧Phenacoccus solenopsis Tinsley属半翅目Hemiptera粉蚧科Pseudococcidae,是我国对内对外检疫性害虫,2008年入侵我国,对我国的棉花、果蔬、花卉和烟草等农林支柱产业造成了巨大威胁。本研究通过实地调查结合文献报道明确了扶桑绵粉蚧在我国的分布范围、入侵格局和历史扩散过程,分析了交通运输和园林产业对该虫扩散的促进作用。同时,利用线粒体COI基因和9个微卫星位点研究了不同地理环境和寄主植物条件下其种群的遗传多样性、遗传结构及遗传分化特点。并通过野外调查和分子鉴定对该虫寄生蜂的地理分布格局和发生情况进行了研究。研究结果有助于阐明扶桑绵粉蚧的种群扩张和成灾机制及其入侵遗传学机理,为扶桑绵粉蚧的监测和有效防控提供了重要指导,对保障我国农林业生产安全具有重要意义。具体研究结果如下:(1)中国扶桑绵粉蚧的入侵分布格局研究。通过实地调查结合文献资料报道,明确了扶桑绵粉蚧在我国的入侵分布格局,重建了该虫扩散的历史过程。首次报道了扶桑绵粉蚧入侵山东和云南昆明。自2008年入侵我国后迅速扩散,10年间已入侵我国大陆18个省区107个地区的264个县区,并呈进一步扩张态势。交通运输和物流业对扶桑绵粉蚧的扩散具有明显的推进作用,以货运流量较大的高速公路、国道、省道和物流中心尤其明显。园林产业对扶桑绵粉蚧的定殖和进一步扩散具有明显的促进作用,且花卉市场内绿化和杂草植物等多年生/长期存在的寄主以及周边区域的寄主植物为其种群建立提供了稳定环境。因此,为防止该虫进一步扩散,需严密监测虫情动态,加强寄主植物和产品的调运管理。(2)基于扶桑绵粉蚧地理分布格局的遗传多样性和遗传结构研究。利用线粒体COI基因和9个微卫星位点对我国85个和国外7个扶桑绵粉蚧地理种群的遗传多样性、遗传结构及遗传分化水平进行研究。结果显示,我国扶桑绵粉蚧的种群遗传多样性水平整体不高,遗传多样性较高的种群多集中在交通运输网络贯通、货物流量大,以及花卉产业比较发达的区域,并在该虫的快速扩散中起到了桥头堡作用。种群间存在较大程度的遗传分化和遗传结构差异,但未形成明显的地理分布格局;其遗传变异主要来源于种群内的差异,种群间的差异也为其重要来源。复杂的种群遗传结构,为该虫较强的适应性提供了遗传变异来源。多重入侵现象、人为驱动的跨区域基因交流和较弱的自主扩散是导致我国扶桑绵粉蚧的种群遗传背景多样化和差异性共存的可能原因。(3)基于扶桑绵粉蚧寄主分布格局的遗传结构和遗传多样性研究。以我国广东省的5科13种寄主上的扶桑绵粉蚧为研究对象,采用COI基因和微卫星标记,分析了各种群的遗传多样性和遗传结构及遗传分化状况。表明,各寄主植物种群的遗传多样性水平较低,锦葵科和菊科的扶桑绵粉蚧种群遗传多样性高于其他科,同时锦葵科的也略高于菊科。种群间存在较高水平的遗传分化,种群内的差异为其遗传变异的最主要来源,同科寄主的不同种群间的变异也具有较大贡献。菊科的扶桑绵粉蚧不同种群及与其他科种群间的遗传分化程度相对较高,其遗传结构相对单一;而锦葵科、马齿苋科、茄科的遗传分化水平稍低,遗传结构也较为复杂。多样化的遗传背景,为扶桑绵粉蚧在不同寄主间的快速转换提供了遗传变异基础。(4)扶桑绵粉蚧寄生蜂的地理分布格局。对全国范围的扶桑绵粉蚧及其寄生蜂的发生情况进行了系统调查,并采用分子手段对寄生蜂进行了鉴定,明确了寄生蜂的发生和分布格局。60.64%的扶桑绵粉蚧种群中存在寄生蜂,其寄生率为5~70%不等,寄生蜂对扶桑绵粉蚧的发生具有明显的抑制作用。共鉴定到包括重寄生蜂在内的11种寄生蜂。班氏跳小蜂为绝对优势寄生蜂,占总量的84.79%,广泛分布于扶桑绵粉蚧的各发生区和不同寄主植物种群中,且具有较强的控害潜能。在扶桑绵粉蚧为害最严重的锦葵科、菊科和马齿苋科种群中,锦葵科种群发生寄生蜂的种群比率、寄生率、寄生蜂多样性等均高于菊科和马齿苋科;野外观赏植物的寄生蜂发生情况,同样高于盆栽观赏植物和杂草等。
【学位授予单位】：中国农业科学院
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S433.3;S476.3
【图文】：

技术路线图,技术路线,粉蚧,扶桑

为寄主植物的调运管理提供依据。2）基于扶桑绵粉蚧地理分布格局的遗传多样性和遗传结构研究研究通过线粒体COI基因和9个微卫星位点对我国各区域及部分国外扶桑绵粉蚧种性、种群遗传结构及遗传分化水平进行了研究，有助于阐明该虫在我国的种群遗传异模式，以期为明确该虫的入侵遗传学机理提供指导。3）基于扶桑绵粉蚧寄主分布格局的遗传结构和遗传多样性研究研究以我国广东省的 5 科 13 种寄主上的扶桑绵粉蚧为研究对象，采用 COI 基因和通过各种群遗传多样性和遗传结构的比较以及种群间遗传分化分析，明确了不同寄遗传学特征，研究结果为深入了解扶桑绵粉蚧的寄主选择性和种群扩张的入侵遗传基础。4）扶桑绵粉蚧寄生蜂的地理分布格局研究对全国范围的扶桑绵粉蚧及其寄生性天敌的发生情况进行了系统调查，在分子，明确了我国扶桑绵粉蚧寄生蜂的发生情况及分布格局，揭示了寄主植物对寄生性对因地制宜地开展扶桑绵粉蚧的生物防治具有重要指导意义。技术路线

粉蚧,扶桑,红色,五角星

图 2.1 本研究扶桑绵粉蚧的发生情况调查Fig. 2.1 Investigation of Phenacoccus solenopsis in the field in the present studyred：扶桑绵粉蚧发生点P. solenopsis present；蓝色blue：未调查到扶桑绵粉蚧的发生点 P. solenopsis ab红色五角星red pentagram：扶桑绵粉蚧首次入侵地Frist records of the P. solenopsis in this study。.2 扶桑绵粉蚧入侵山东省本研究于 2018 年 9 月底在山东省临沂市费县路边的 3 处绿化带和盆栽花卉发现疑似扶发生。收集相关样品，并通过 DNA 条形码技术对该虫进行了分子鉴定。利用 COI 基因

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图 2.2 基于 COI 基因采用最大似然法构建的扶桑绵粉蚧及近缘种的系统发育树Fig. 2.2 Phylogenetic tree based on sequences of Phenacoccus solenopsis and 10 other congeneric species粉蚧相应序列（NCBI 登录号：HM474352）为外群，Pseudococcus comstocki (NCBI accession HM474352used as the outgroup. Samples from Shandong 为本研究获得扶桑绵粉蚧的单倍型序列。Samples obtained froShandong in the present study were used for the haplotype sequence of P. solenopsis。扶桑绵粉蚧主要为害多种观赏型花卉（表 2.1 和图 2.3），包括大花马齿苋 Portulaca grand 2.3A 和 F）、毛马齿览 Portulaca pilosa（图 2.3 B 和 G）、大丽花 Dahlia pinnata（图 2H）、冬青卫矛 Euonymus japonicus（图 2.3 D 和 F）等，在为害最严重的区域该虫扩散至草土牛膝 Achyranthes aspera 和地肤 Kochia scoparia 等（图 2.3 E 和 F）。扶桑绵粉蚧主主植物的幼嫩部位，导致其长势衰弱，部分叶片萎蔫、扭曲变形，甚至干枯、脱落（图 2.3发现 100%的毛马齿览和大丽花均被扶桑绵粉蚧危害，80%的大花马齿苋已发生扶桑绵粉群密度分别为 8.9、15.7、15.2 头/株（表 2.1）。同时发现其捕食性天敌七星瓢虫 Coccintempunctata 和寄生性天敌班氏跳小蜂 Aenasius bambawalei，并通过 DNA 条形码技术对其生能力进行了确认，其中七星瓢虫的种群密度为 2.3 头/m2，班氏跳小蜂的寄生率为 4.4%）。

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