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我国切花害虫甜菜夜蛾遗传多样性及遗传结构研究

花匠小妙招
2024-10-14 09:07

我国切花害虫甜菜夜蛾遗传多样性及遗传结构研究

【摘要】： 近年来,随着全球气候变暖以及我国花卉种植面积的不断增加,危害我国切花花卉害虫种类逐渐增多、危害程度日趋严重、抗药类别及抗性水平增强,给我国切花花农造成了严重的经济损失。其中,甜菜夜蛾Spodoptera exigua是危害切花的一种重要的夜蛾科害虫,如何对其进行有效防控是切花害虫防治的一项重要工作。目前,鉴于我国危害切花的夜蛾科害虫幼虫种类难鉴定、甜菜夜蛾的种群发生动态以及我国各主要发生危害区的虫源关系不明确,使得对甜菜夜蛾尚无系统、完善和有效的防治策略的实际问题,本研究利用性信息素诱捕器对沈阳地区切花害虫甜菜夜蛾的种群动态进行为期四年的系统监测(2012-2015年)；利用DNA条形码技术对采自我国切花上的夜蛾科害虫幼虫进行分子鉴定,以明确危害我国切花的夜蛾科害虫种类；与此同时,利用不同分子标记技术,mtDNA基因(COI和Cytb)和微卫星(SSR)对我国不同地理种群甜菜夜蛾的遗传多样性及种群遗传结构进行深入研究,在分子水平上探讨甜菜夜蛾不同地理种群间的遗传进化关系,进而为深入探讨物种来源、种群发生规律及成灾遗传机理提供理论基础。最后,对我国不同地理种群甜菜夜蛾胞内共生菌Wolbachia的分布与感染特点进行研究,以明确宿主感染率及Wolbachia株系系统发育地位,为深入探讨Wolbachia与宿主物种间进化关系奠定基础,进而为害虫的生物防治提供理论依据。主要获得了以下研究结果：1.2012-2015年,沈阳地区4年全年诱集到的甜菜夜蛾数量分别为46、274、503和772头。2012年7月06日始见甜菜夜蛾发生,全年1个发生高峰期；2013年6月24日始见甜菜夜蛾发生,全年3个发生高峰期。10月末之后,甜菜夜蛾发生量锐减；2014年6月09日田间始见甜菜夜蛾发生,7月25日前,发生量较低,全年2个发生高峰期；与前3年相比较,2015年甜菜夜蛾发生量大,初春发生早,5月底始见田间甜菜夜蛾发生,全年3个发生高峰期。2.确定了危害我国切花上的5种夜蛾科害虫,即甜菜夜蛾Spodoptera exigua、棉铃虫Helicoverpa armigera、甘蓝夜蛾Mamestra brassicae、斜纹夜蛾Spodoptera litura以及粘虫Mythimna separate。基于COI基因序列的这5种夜蛾科害虫幼虫种间平均遗传距离为0.093,种内平均遗传距离为0.0018。其中,斜纹夜蛾与甜菜夜蛾之间的遗传距离最小为0.066。斜纹夜蛾与棉铃虫之间遗传距离最大为0.107。与之相比较,5种花卉夜蛾科害虫幼虫Cytb基因序列的种间平均遗传距离为0.110,种内平均遗传距离为0.002。其中,斜纹夜蛾与甜菜夜蛾间遗传距离最小为0.084。甜菜夜蛾与甘蓝夜蛾间遗传距离最大为0.138。3.利用mtDNA COI序列(578 bp)和Cytb序列(724 bp)分别对采自我国20省44县(市)和47县(市)的甜菜夜蛾遗传多样性和遗传结构进行研究。总体上,我国甜菜夜蛾遗传多样性较低(COI:Hd=0.276±0.020,Pi=0.00115±0.00014；Cytb:Hd=0.654± 0.017,Pi=0.00238±0.00020).分别确定了41和112个单倍型。各单倍型未形成明显的系统地理格局,散布在不同的地理种群中。基于COI基因的我国甜菜夜蛾不同地理种群间的平均遗传距离为0.001,怀化(HH)种群与其他48个地理种群遗传距离最远。与之相比较,基于Cytb基因的我国甜菜夜蛾不同地理种群间的平均遗传距离为0.003,总体上,TL(通辽)、NJ(南京市)和BD(保定)种群与其它地理种群遗传距离远。另外,Mantel test检验结果表明,地理距离与遗传距离存在相关性,地理隔离对甜菜夜蛾遗传分化无显著影响。分子变异分析(global AMOVA)结果表明,我国不同地理种群甜菜夜蛾遗传变异主要来自于种群内部(COI:77.14％;Cytb:84.86%),种群间的遗传变异水平较低。不同的地理条件与气候条件并不是影响甜菜夜蛾种群遗传结构与物种分布格局的主要因素。中性检验参数(Tajima's D和Fu's FS)皆为负值,且达到显著差异水平,结合单峰错配分布(Mismatch distribution)结果表明,甜菜夜蛾在我国曾经历过种群扩张。4.利用SSR对采自我国20省44县(市)甜菜夜蛾地理种群916头甜菜夜蛾的遗传多样性的研究结果表明,总体上遗传多样性偏低,即等位基因(Na)为5.909,有效等位基因数(Ne)为3.351。KM(昆明)种群具有最高遗传多样性。UPGMA聚类分析树状图结果表明,LY(凌源)、HH(怀化)、GL(桂林)、DA(海口)与其他地理种群遗传距离较远。TA(泰安)、WH(武汉)和DA(海口)种群与其他种群存在显著的遗传分化,大部分种群间遗传分化不显著。贝叶斯聚类分析表明,当K=2时,甜菜夜蛾种群明显分为两支,即ocean(S group)和inland(L group)。但是,表现出高水平的混杂、广泛的杂合和充分的基因流。Mantel Test分析表明地理距离对甜菜夜蛾遗传分化没有显著的影响。分子变异分析(global AMOVA)结果表明,95.53%遗传变异主要发生在种群内,而种群间的变异仅为4.47%。分子变异等级分析(hierarchical AMOVA)结果表明,0.16%遗传变异来源于组间,3.91%来源于此两组的种群间。5.利用wsp对我国甜菜夜蛾胞内共生菌Wolbachia进行感染率检测与系统发育分析。研究结果表明,内共生菌Wolbachia在我国不同地理种群的甜菜夜蛾体内感染率极低,在所检测的我国20省44县(市)的765头甜菜夜蛾样品中,仅仅WF种群(江苏盐城市大丰市)感染了Wolbachia,并且,确定其株系属于Supergroup B组。说明,该类内共生菌在不同地理种群的甜菜夜蛾中感染率极低。

【学位授予单位】：沈阳农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016

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