二点委夜蛾种群遗传结构分析
自2005年首次发现二点委夜蛾危害玉米后，二点委夜蛾的分布日益广泛，危害情况日益严重。目前，该虫的暴发的虫源问题尚不清楚。研究其种群遗传结构可以为二点委夜蛾的暴发机制的探索提供一个新的思路。通过对二点委夜蛾种群遗传结构的研究可以揭示二点委夜蛾地理种群之间的亲缘关系，从而解释暴发种群的虫源问题。本研究拟通过微卫星分子标记来解析我国二点委夜蛾的种群遗传结构，并通过比较高暴发种群与低暴发种群间多样性、种群分化程度及基因流的差异，从种群遗传学的角度揭示二点委夜蛾暴发的动态过程、机理和虫源等问题。通过研究河北，原阳，漯河等9个地区的二点委夜蛾种群发现，二点委夜蛾可能没有长距离大规模的迁飞习性，但是会倾向于借助水流传播来进行短距离迁飞。
目录
摘要3
关键词3
Abstract3
Key words3
前言3
1理论依据4
1.1种群遗传学 4
1.1.1种群遗传学应用实例4
1.2微卫星对于二点委夜蛾种群遗传结构研究的意义5
2材料与方法5
2.1实验材料6
2.1.1二点委夜蛾个体6
2.1.2微卫星引物6
2.2实验方法7
2.2.1二点委夜蛾DNA的提取7
2.2.2以二点委夜蛾DNA为模板进行多重PCR扩增8
2.2.3本实验拟解决的关键问题8
3结果与分析8
3.1GENEALEX结果分析8
3.2各种群亲缘关系分析9
4讨论 10
致谢10
参考文献11
附录12
二点委夜蛾种群遗传结构分析
引言
前言：玉米是我国三大粮食作物之一，主要分布在东北和华北玉米生产区以及西南西北的一部分地区，玉米不仅可作为粮食直接食用，在我国的畜牧和水产养殖业中也具有战略性意义，而且在医药、化工方面也具有广泛用途。近年来，随着我国食用、饲用、深加工玉米需求的不断增加，价格不断飙升，玉米种植面积不断扩大，玉米成为了我国第一大粮食作物品种。二点委夜蛾是中国玉米生产中的一种新发害虫，2005年在河北夏玉米苗 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
上首次发现了二点委夜蛾危害，当时为害的范围仅限于河北的几个县市。2007年该虫的发生危害范围增大，相邻的山东省也有发生，之后该害虫危害范围逐年扩大。2009年在辽宁也发现了二点委夜蛾的存在。2011年在黄淮海夏播玉米区的河北、山东、河南、安徽、江苏、山西和北京等7省（市）50个地级市296个县（市、区）突然暴发成灾，发生面积达221.2万hm2，严重发生的面积17.3万hm2，有虫株率达90%，缺苗率高达70%以上，导致补种和毁种现象普遍发生。二点委夜蛾以幼虫咬食玉米根为害，造成地上部植株萎蔫，严重时造成植株枯心倒伏死亡[1,2]，被害株产量损失率近100%。幼虫还钻蛀茎杆、为害雌穗，对夏玉米造成严重危害[3]。同时，二点委夜蛾还危害其他作物如大白菜和线椒[4]。二点委夜蛾的暴发成灾，不仅对夏玉米生产构成了严重威胁，也严重影响了玉米精量播种技术的推广和应用，并使小麦秸秆还田、改良土壤的耕作措施难以继续实施。目前，南至安徽省、江苏北部，北至河北北部，西至陕西，均有该虫发生危害的报道。从发现以来，它的危害逐年加重，甚至在很多地方爆发成灾。二点委夜蛾种群的突然暴发和快速扩散严重威胁了农业生产，也给植保工作人员带来了挑战。
明确二点委夜蛾在我国暴发的虫源，可以从源头有效地控制该虫的发生。目前，对于二点委夜蛾的暴发并不清楚，主要有两种观点，一种观点认为，该虫是适应了当地的环境条件，当地种群扩张而暴发。支持此观点的研究证据如：（1）2011年10月左右,在河北中南部和山东北部的二点委夜蛾发生区内调查到了大量的越冬虫源，认为二点委夜蛾发生主要为当地虫源，迁飞的可能性不大[5]。（2）马继芳等对河北境内二点委夜蛾成虫在2011年及之前年份的监测结果分析发现各代成虫均呈正态分布，没有明显的突增、突减现象，同时也指出二点委夜蛾能够在河北省中南部以及黄淮海地区越冬、越夏，由此认为二点委夜蛾无远距离大范围迁飞的习性[6]。另一种观点则认为，二点委夜蛾的突然暴发及暴发地的快速扩散是由于外地虫源迁入导致的。支持此观点的研究证据有：（1）2011年中国农科院植保所害虫监测团队在北京延庆监测点未能监测到二点委夜蛾，而2012年6月中下旬和7月中下旬分别出现了较大虫峰，累计诱集到成虫33951头[7]。（2）张智等发现2012年北京延庆播种的春玉米冬前先旋耕，本不利于二点委夜蛾高龄幼虫越冬，但是越冬代成虫却明显高于河北，第1代二点委夜蛾成虫灯下诱集数量也不符合正态分布，第1代成虫羽化的虫峰日与该地区有效发育积温进度也不一致，推测越冬代和第一代成虫均可能具有迁飞习性，同时高空探照灯诱集二点委夜蛾的虫量显著大于地面灯诱集的数量，且地面灯虫峰比高空探照灯晚2天，两种诱虫器诱集数量之间的差异符合对迁飞种类的判断标准[7]。（3）雌成虫卵巢发育不连续。成虫的迁飞主要发生在产卵前期，且产卵前期持续时间比不迁飞的昆虫要长[8]，同时由于成虫的迁入与迁出，导致种群上下代发育进度不吻合，雌虫卵巢发育不连续，因此可以利用昆虫雌蛾的卵巢发育级别来判断当地虫源性质[9]。实验解剖河北省石家庄地区7月下旬至8月上旬田间二点委夜蛾雌蛾，发现I级卵巢在整个发生期所占比例较高，IV级卵巢所占比例非常低，高级别卵巢发育进度推迟且仅持续一天，该代成虫具有迁出性昆虫的典型生理学特征[10]。由于二点委夜蛾是我国近年来新发生的农业害虫，国外还无关于该虫迁移并为害农作物的研究报道。
1 理论依据
1．1 种群遗传学
种群遗传学是研究物种在自然环境下遗传变异的一门学科，群体遗传结构是指一个种内总的遗传变异程度及其在群体间的分布模式, 是一个种最基础的遗传信息，是昆虫种群遗传学研究的最核心问题[11]。通过对种群遗传多样性的分析可以探讨有效种群的数量；对种群遗传结构的分析可以估算种群间基因流的范围和强度，建立种群间的系统发育关系，反映物种进化的历史及趋势，对于理解物种与环境之间的相互作用具有重要的意义。对害虫种群遗传学研究可以揭示害虫种群的遗传多样性情况、种群遗传结构和历史动态，对于理解害虫与环境之间的相互作用及暴发的机制和过程具有重要的意义[1214]。
1．1．1 种群遗传学应用实例 昆虫的不同地理种群之间在生长发育、繁殖、迁飞能力、抗药性等方面存在着很大的差异, 这可能与种群基因突变、基因流动、遗传漂变、选择压力等进化要素有关.对其遗传机制的研究只能借助于分子生物学的手段[11]。目前，二点委夜蛾暴发的机制还不清楚，二点委夜蛾的突发是由于外地虫源迁入还是本地虫源种群扩张造成的呢？通过对二点委夜蛾种群遗传结构的研究不仅可以揭示二点委夜蛾地理种群之间的亲缘关系，也可以通过估算种群间基因流的范围和强度，从而解释暴发种群的虫源问题。以北松列队蛾研究为例（Thaumetopoea pinivora）[15]，该虫在欧洲是一种重要的林业害虫，早前在位于波罗的海的哥特兰岛，北松列队蛾主要分布于南部的几个地区，而北方几个地区只有零星分布，并且种群数量很低；然而近年来，北方的种群数量突增，达到了暴发的程度。对于暴发的虫源，当地学者们持有不同观点，一种观点认为北松列队蛾在哥特兰岛北方的暴发是由于南方种群迁入造成的，而另一种则认为南方种群适应当地环境而爆发。研究者通过12微卫星标记研究了南北方种群的遗传结构，种群贝叶斯聚类和基因流分析结果显示北方的北松列队蛾有着迥然不同与北方种群的遗传背景，且两地区之间无显著的基因流，表明南北方的表明该虫在北方的暴发并非由于南方种群的迁入造成。由此可看出，种群遗传结构的分析可以为辨别农业害虫暴发的虫源地提供强有力的手段；与传统的高空网捕、雷达监测及标放回收等手段相比，种群遗传分析具有省时省力和可操作性强的特点[16]。
目录
摘要3
关键词3
Abstract3
Key words3
前言3
1理论依据4
1.1种群遗传学 4
1.1.1种群遗传学应用实例4
1.2微卫星对于二点委夜蛾种群遗传结构研究的意义5
2材料与方法5
2.1实验材料6
2.1.1二点委夜蛾个体6
2.1.2微卫星引物6
2.2实验方法7
2.2.1二点委夜蛾DNA的提取7
2.2.2以二点委夜蛾DNA为模板进行多重PCR扩增8
2.2.3本实验拟解决的关键问题8
3结果与分析8
3.1GENEALEX结果分析8
3.2各种群亲缘关系分析9
4讨论 10
致谢10
参考文献11
附录12
二点委夜蛾种群遗传结构分析
引言
前言：玉米是我国三大粮食作物之一，主要分布在东北和华北玉米生产区以及西南西北的一部分地区，玉米不仅可作为粮食直接食用，在我国的畜牧和水产养殖业中也具有战略性意义，而且在医药、化工方面也具有广泛用途。近年来，随着我国食用、饲用、深加工玉米需求的不断增加，价格不断飙升，玉米种植面积不断扩大，玉米成为了我国第一大粮食作物品种。二点委夜蛾是中国玉米生产中的一种新发害虫，2005年在河北夏玉米苗 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
上首次发现了二点委夜蛾危害，当时为害的范围仅限于河北的几个县市。2007年该虫的发生危害范围增大，相邻的山东省也有发生，之后该害虫危害范围逐年扩大。2009年在辽宁也发现了二点委夜蛾的存在。2011年在黄淮海夏播玉米区的河北、山东、河南、安徽、江苏、山西和北京等7省（市）50个地级市296个县（市、区）突然暴发成灾，发生面积达221.2万hm2，严重发生的面积17.3万hm2，有虫株率达90%，缺苗率高达70%以上，导致补种和毁种现象普遍发生。二点委夜蛾以幼虫咬食玉米根为害，造成地上部植株萎蔫，严重时造成植株枯心倒伏死亡[1,2]，被害株产量损失率近100%。幼虫还钻蛀茎杆、为害雌穗，对夏玉米造成严重危害[3]。同时，二点委夜蛾还危害其他作物如大白菜和线椒[4]。二点委夜蛾的暴发成灾，不仅对夏玉米生产构成了严重威胁，也严重影响了玉米精量播种技术的推广和应用，并使小麦秸秆还田、改良土壤的耕作措施难以继续实施。目前，南至安徽省、江苏北部，北至河北北部，西至陕西，均有该虫发生危害的报道。从发现以来，它的危害逐年加重，甚至在很多地方爆发成灾。二点委夜蛾种群的突然暴发和快速扩散严重威胁了农业生产，也给植保工作人员带来了挑战。
明确二点委夜蛾在我国暴发的虫源，可以从源头有效地控制该虫的发生。目前，对于二点委夜蛾的暴发并不清楚，主要有两种观点，一种观点认为，该虫是适应了当地的环境条件，当地种群扩张而暴发。支持此观点的研究证据如：（1）2011年10月左右,在河北中南部和山东北部的二点委夜蛾发生区内调查到了大量的越冬虫源，认为二点委夜蛾发生主要为当地虫源，迁飞的可能性不大[5]。（2）马继芳等对河北境内二点委夜蛾成虫在2011年及之前年份的监测结果分析发现各代成虫均呈正态分布，没有明显的突增、突减现象，同时也指出二点委夜蛾能够在河北省中南部以及黄淮海地区越冬、越夏，由此认为二点委夜蛾无远距离大范围迁飞的习性[6]。另一种观点则认为，二点委夜蛾的突然暴发及暴发地的快速扩散是由于外地虫源迁入导致的。支持此观点的研究证据有：（1）2011年中国农科院植保所害虫监测团队在北京延庆监测点未能监测到二点委夜蛾，而2012年6月中下旬和7月中下旬分别出现了较大虫峰，累计诱集到成虫33951头[7]。（2）张智等发现2012年北京延庆播种的春玉米冬前先旋耕，本不利于二点委夜蛾高龄幼虫越冬，但是越冬代成虫却明显高于河北，第1代二点委夜蛾成虫灯下诱集数量也不符合正态分布，第1代成虫羽化的虫峰日与该地区有效发育积温进度也不一致，推测越冬代和第一代成虫均可能具有迁飞习性，同时高空探照灯诱集二点委夜蛾的虫量显著大于地面灯诱集的数量，且地面灯虫峰比高空探照灯晚2天，两种诱虫器诱集数量之间的差异符合对迁飞种类的判断标准[7]。（3）雌成虫卵巢发育不连续。成虫的迁飞主要发生在产卵前期，且产卵前期持续时间比不迁飞的昆虫要长[8]，同时由于成虫的迁入与迁出，导致种群上下代发育进度不吻合，雌虫卵巢发育不连续，因此可以利用昆虫雌蛾的卵巢发育级别来判断当地虫源性质[9]。实验解剖河北省石家庄地区7月下旬至8月上旬田间二点委夜蛾雌蛾，发现I级卵巢在整个发生期所占比例较高，IV级卵巢所占比例非常低，高级别卵巢发育进度推迟且仅持续一天，该代成虫具有迁出性昆虫的典型生理学特征[10]。由于二点委夜蛾是我国近年来新发生的农业害虫，国外还无关于该虫迁移并为害农作物的研究报道。
1 理论依据
1．1 种群遗传学
种群遗传学是研究物种在自然环境下遗传变异的一门学科，群体遗传结构是指一个种内总的遗传变异程度及其在群体间的分布模式, 是一个种最基础的遗传信息，是昆虫种群遗传学研究的最核心问题[11]。通过对种群遗传多样性的分析可以探讨有效种群的数量；对种群遗传结构的分析可以估算种群间基因流的范围和强度，建立种群间的系统发育关系，反映物种进化的历史及趋势，对于理解物种与环境之间的相互作用具有重要的意义。对害虫种群遗传学研究可以揭示害虫种群的遗传多样性情况、种群遗传结构和历史动态，对于理解害虫与环境之间的相互作用及暴发的机制和过程具有重要的意义[1214]。
1．1．1 种群遗传学应用实例 昆虫的不同地理种群之间在生长发育、繁殖、迁飞能力、抗药性等方面存在着很大的差异, 这可能与种群基因突变、基因流动、遗传漂变、选择压力等进化要素有关.对其遗传机制的研究只能借助于分子生物学的手段[11]。目前，二点委夜蛾暴发的机制还不清楚，二点委夜蛾的突发是由于外地虫源迁入还是本地虫源种群扩张造成的呢？通过对二点委夜蛾种群遗传结构的研究不仅可以揭示二点委夜蛾地理种群之间的亲缘关系，也可以通过估算种群间基因流的范围和强度，从而解释暴发种群的虫源问题。以北松列队蛾研究为例（Thaumetopoea pinivora）[15]，该虫在欧洲是一种重要的林业害虫，早前在位于波罗的海的哥特兰岛，北松列队蛾主要分布于南部的几个地区，而北方几个地区只有零星分布，并且种群数量很低；然而近年来，北方的种群数量突增，达到了暴发的程度。对于暴发的虫源，当地学者们持有不同观点，一种观点认为北松列队蛾在哥特兰岛北方的暴发是由于南方种群迁入造成的，而另一种则认为南方种群适应当地环境而爆发。研究者通过12微卫星标记研究了南北方种群的遗传结构，种群贝叶斯聚类和基因流分析结果显示北方的北松列队蛾有着迥然不同与北方种群的遗传背景，且两地区之间无显著的基因流，表明南北方的表明该虫在北方的暴发并非由于南方种群的迁入造成。由此可看出，种群遗传结构的分析可以为辨别农业害虫暴发的虫源地提供强有力的手段；与传统的高空网捕、雷达监测及标放回收等手段相比，种群遗传分析具有省时省力和可操作性强的特点[16]。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/nongxue/zwbh/293.html
