不同线粒体dna单倍型灰飞虱生物学特性的比较
摘要：灰飞虱属半翅目，飞虱科，是我国水稻生产最主要的水稻害虫之一。可传播多种病毒病害，给水稻等农作物的生产造成了较大经济损失。研究发现灰飞虱的种群遗传结构受环境等因素影响而发生分化，且主要表现在线粒体DNA的变化。本实验通过对同一地理种群中不同线粒体DNA单倍型灰飞虱的产卵量和卵大小之间的差异观测来验证线粒体DNA结构变化对灰飞虱生物学特性的影响。结果发现不同线粒体DNA单倍型灰飞虱的产卵量及卵长具有差异，卵宽则未有显著变化。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言1
1材料与方法4
1.1供试材料 4
1.1.1稻苗培育4
1.2.2虫源采集4
1.2试验设计 4
1.2.1产卵量测定4
1.2.2 卵大小测定 4
1.2.3数据处理5
2结果与分析5
2.1灰飞虱产卵量5
2.2灰飞虱卵大小比较6
3讨论 7
致谢9
参考文献10
不同线粒体DNA单倍型灰飞虱生物学特性的比较
引言
灰飞虱[Laodelphax striatellus（Fallén）]属半翅目Hemiptera，飞虱科Delphacide。在世界范围内分布较广，国内分布遍及全国各地，但以长江中下游流域及华北稻区较多[1]。能以成虫及若虫形态直接刺吸水稻韧皮部，对水稻的产量及品质产生危害；并可传播多种水稻病毒病害，如水稻黑条矮缩病（Rice Blackstreaked Bwarf Fijivirus，RBSDV）、条纹叶枯病（Rice Stripe Disease，RSD）、小麦丛矮病（Northern Cereal Virus，NCMV）和玉米矮缩病（Maize Roungh Dwarf Virus，MRDV）。上世纪60年代，灰飞虱曾经引起水稻黑条矮缩病和小麦丛矮病的爆发成灾。在之后的40多年时间里，由于受耕作制度变化等因素的影响，灰飞虱发生量有所减少。但是，随着耕作制度的改变、水稻品种更新以及气候条件等因素的作用，从1997年到2003年，灰飞虱的
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
为害呈现上升趋势，尤其是麦田灰飞虱的虫口密度锐减，同时灰飞虱在水稻、小麦的收获期较高，其为害会造成潜在损失[2]。据有关研究表明，灰飞虱所传播的病毒病害给全国农业经济造成巨大损失。由灰飞虱传播的病害在我国云南、河南、江苏等地大量发生，造成部分田地绝收[3]。
灰飞虱翅型分为长翅型和短翅型，长翅型雄虫体长3.33.8 mm,短翅型雌虫体长2.32.6 mm,头顶长度与基部宽度相等，头顶端半侧脊与中侧脊间与面部各脊间黑褐色，背板呈现浅黄褐色至灰褐色，雌虫全体淡黄褐或黄白色，前翅微具淡黄褐晕几透明，翅斑黑褐色，翅脉与翅面同色而微暗，雌雄虫复眼均为黑褐色，单眼棕褐。若虫共分为5龄，5龄若虫体长2.7 mm,前翅芽较后翅芽长。灰飞虱在吉林一年发生 3～4 代，华北地区 4～5代，长江中下游地区一年发生5～6代，福建7～8代，浙江东阳 6代，在江苏南部和上海一年发生6代。在南部稻区如广东无越冬现象。由于成虫产卵及生活期长，各世代相互重叠。在江苏，灰飞虱一年可发生5～6代。在苏南地区可发生 6代，而在苏北地区一般年份发生5代。
灰飞虱耐寒怕热，最适合的温度是23~25℃，当温度超过30℃时，成虫寿命短，死亡率增加。在南部稻区如广东等地无越冬情况，冬季仍然能够继续危害小麦。其他地区均以3、4龄若虫在麦田、绿肥田等地越冬。刘向东等研究表明江淮稻区冬季低温环境对灰飞虱种群的存活影响很小，3龄若虫在0~4℃低温条件下12小时无冻倒现象，而持续长达20小时冻倒率仅为14.3%，且冻倒者均能在适宜的条件下复苏[4]。此外，随着地理位置的差异，不同临界光周期条件下，灰飞虱会诱导滞育及深度滞育；
灰飞虱作为农业上重要的害虫，国内外对其研究颇为广泛。近年来通过分子标记技术对灰飞虱的种群遗传动态的研究也有了进一步的发展。
关于灰飞虱种群扩散有两种观点，一般认为灰飞虱种群的爆发是由于当地滞留种群在合适的条件下大量繁殖造成的，因为灰飞虱不像褐飞虱(Nilaparvata lugens)和白背飞虱(Sogatella furcifera)，需要回迁越冬，其能够以3~5龄若虫在温带地区越冬[5]，且没有季节性迁移[6]。且不同地理种群灰飞虱的生物学特性有所差异，若有关生活史的差异是由于遗传引起的，人们就认为这种差异是适应当地环境的结果。如Hoshizaki利用RAPD方法对云南楚雄、沈阳和日本东京三地区灰飞虱种群进行基因组多态性分析发现不同地区间的灰飞虱存在变异，同一地区内的灰飞虱个体也存在一定的差别 [7]。2001年万由衷等人通过同样方法对北京、福建、海南、辽宁、四川、上海、云南、宁夏和日本东京9个灰飞虱地理种群的遗传结构进行了研究，发现9个地区的灰飞虱可聚为2簇，宁夏和东京为簇1，其它区域为簇2。在簇2中又可聚为南方种群（海南、云南、福建和四川）和北方种群（北京、辽宁和上海）两类。同时，宁夏和东京种群的Wolbachia检测均为阴性，而其它地区为阳性的结果[8]。更进一步印证灰飞虱种群已存在地理上的分化。另外一种认为灰飞虱爆发的原因是由于灰飞虱可以远距离迁飞，研究发现在春季和夏季浙江海宁灰飞虱可能由本地越冬虫源繁衍而来的，也可能由福建、江西、浙江、江苏、安徽等地迁入[9]。
侯文杰等研究发现不同地理种群的灰飞虱个体在体长、雌雄比和雌虫长短翅方面均存在差异。无论是雄虫还是雌虫，高纬度地区（沈阳、济宁）的灰飞虱体长均大于到低纬度地区（郑州、南京和嘉兴）等地，不同地理种群的雄虫体长均值相差较小。在釆自不同地理种群的F1代中，雌雄比随纬度的降低逐渐增大，沈阳地区的雄虫个体数远多于雌虫个体数，这与张爱民等的研究结果相一致，地域性温度差异如低温或寄主的差异能够影响到邻代的雌雄比；沈阳地区灰飞虱雌雄比为0.66，而嘉兴地区雌雄比为1.42，其余地区接近1.00；在沈阳地区，雌虫的比例很低且大多都是长翅型，说明当地的环境可能不适合于灰飞虱种群的繁衍，这也可能是灰飞虱在东北地区没有造成灾害的原因[10]。
为深入揭示自然环境下灰飞虱的种群遗传结构，本课题组通过13个微卫星分子标记和2个线粒体分子标记对中国22个地理种群的灰飞虱进行了种群遗传结构研究，结果发现我国灰飞虱在核基因上无显著分化，而在线粒体上表现出显著分化。贝叶斯进化树及单倍型网络分支图分析发现灰飞虱存在两种不同线粒体单倍型群（HGI和HGII），且HGI的频率高于HGII，尤其是东北的四个种群，HGI的频率将近100%，具有显著优势，且单倍型多样性极低。推测造成这种线粒体与核基因分化的不一致可能有两种情况造成。一是，灰飞虱经历了由南到北的种群扩张。与核基因相比，线粒体的单倍型导致其较低的有效种群数量，易于受到瓶颈效应的影响而表现出较低的遗传多样性；第二种可能是线粒体受到环境选择的压力。即东北地区广泛存在的这种线粒体单倍型适应了当地低温，而其它单倍型不适宜在东北地区存在[11]。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言1
1材料与方法4
1.1供试材料 4
1.1.1稻苗培育4
1.2.2虫源采集4
1.2试验设计 4
1.2.1产卵量测定4
1.2.2 卵大小测定 4
1.2.3数据处理5
2结果与分析5
2.1灰飞虱产卵量5
2.2灰飞虱卵大小比较6
3讨论 7
致谢9
参考文献10
不同线粒体DNA单倍型灰飞虱生物学特性的比较
引言
灰飞虱[Laodelphax striatellus（Fallén）]属半翅目Hemiptera，飞虱科Delphacide。在世界范围内分布较广，国内分布遍及全国各地，但以长江中下游流域及华北稻区较多[1]。能以成虫及若虫形态直接刺吸水稻韧皮部，对水稻的产量及品质产生危害；并可传播多种水稻病毒病害，如水稻黑条矮缩病（Rice Blackstreaked Bwarf Fijivirus，RBSDV）、条纹叶枯病（Rice Stripe Disease，RSD）、小麦丛矮病（Northern Cereal Virus，NCMV）和玉米矮缩病（Maize Roungh Dwarf Virus，MRDV）。上世纪60年代，灰飞虱曾经引起水稻黑条矮缩病和小麦丛矮病的爆发成灾。在之后的40多年时间里，由于受耕作制度变化等因素的影响，灰飞虱发生量有所减少。但是，随着耕作制度的改变、水稻品种更新以及气候条件等因素的作用，从1997年到2003年，灰飞虱的
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
为害呈现上升趋势，尤其是麦田灰飞虱的虫口密度锐减，同时灰飞虱在水稻、小麦的收获期较高，其为害会造成潜在损失[2]。据有关研究表明，灰飞虱所传播的病毒病害给全国农业经济造成巨大损失。由灰飞虱传播的病害在我国云南、河南、江苏等地大量发生，造成部分田地绝收[3]。
灰飞虱翅型分为长翅型和短翅型，长翅型雄虫体长3.33.8 mm,短翅型雌虫体长2.32.6 mm,头顶长度与基部宽度相等，头顶端半侧脊与中侧脊间与面部各脊间黑褐色，背板呈现浅黄褐色至灰褐色，雌虫全体淡黄褐或黄白色，前翅微具淡黄褐晕几透明，翅斑黑褐色，翅脉与翅面同色而微暗，雌雄虫复眼均为黑褐色，单眼棕褐。若虫共分为5龄，5龄若虫体长2.7 mm,前翅芽较后翅芽长。灰飞虱在吉林一年发生 3～4 代，华北地区 4～5代，长江中下游地区一年发生5～6代，福建7～8代，浙江东阳 6代，在江苏南部和上海一年发生6代。在南部稻区如广东无越冬现象。由于成虫产卵及生活期长，各世代相互重叠。在江苏，灰飞虱一年可发生5～6代。在苏南地区可发生 6代，而在苏北地区一般年份发生5代。
灰飞虱耐寒怕热，最适合的温度是23~25℃，当温度超过30℃时，成虫寿命短，死亡率增加。在南部稻区如广东等地无越冬情况，冬季仍然能够继续危害小麦。其他地区均以3、4龄若虫在麦田、绿肥田等地越冬。刘向东等研究表明江淮稻区冬季低温环境对灰飞虱种群的存活影响很小，3龄若虫在0~4℃低温条件下12小时无冻倒现象，而持续长达20小时冻倒率仅为14.3%，且冻倒者均能在适宜的条件下复苏[4]。此外，随着地理位置的差异，不同临界光周期条件下，灰飞虱会诱导滞育及深度滞育；
灰飞虱作为农业上重要的害虫，国内外对其研究颇为广泛。近年来通过分子标记技术对灰飞虱的种群遗传动态的研究也有了进一步的发展。
关于灰飞虱种群扩散有两种观点，一般认为灰飞虱种群的爆发是由于当地滞留种群在合适的条件下大量繁殖造成的，因为灰飞虱不像褐飞虱(Nilaparvata lugens)和白背飞虱(Sogatella furcifera)，需要回迁越冬，其能够以3~5龄若虫在温带地区越冬[5]，且没有季节性迁移[6]。且不同地理种群灰飞虱的生物学特性有所差异，若有关生活史的差异是由于遗传引起的，人们就认为这种差异是适应当地环境的结果。如Hoshizaki利用RAPD方法对云南楚雄、沈阳和日本东京三地区灰飞虱种群进行基因组多态性分析发现不同地区间的灰飞虱存在变异，同一地区内的灰飞虱个体也存在一定的差别 [7]。2001年万由衷等人通过同样方法对北京、福建、海南、辽宁、四川、上海、云南、宁夏和日本东京9个灰飞虱地理种群的遗传结构进行了研究，发现9个地区的灰飞虱可聚为2簇，宁夏和东京为簇1，其它区域为簇2。在簇2中又可聚为南方种群（海南、云南、福建和四川）和北方种群（北京、辽宁和上海）两类。同时，宁夏和东京种群的Wolbachia检测均为阴性，而其它地区为阳性的结果[8]。更进一步印证灰飞虱种群已存在地理上的分化。另外一种认为灰飞虱爆发的原因是由于灰飞虱可以远距离迁飞，研究发现在春季和夏季浙江海宁灰飞虱可能由本地越冬虫源繁衍而来的，也可能由福建、江西、浙江、江苏、安徽等地迁入[9]。
侯文杰等研究发现不同地理种群的灰飞虱个体在体长、雌雄比和雌虫长短翅方面均存在差异。无论是雄虫还是雌虫，高纬度地区（沈阳、济宁）的灰飞虱体长均大于到低纬度地区（郑州、南京和嘉兴）等地，不同地理种群的雄虫体长均值相差较小。在釆自不同地理种群的F1代中，雌雄比随纬度的降低逐渐增大，沈阳地区的雄虫个体数远多于雌虫个体数，这与张爱民等的研究结果相一致，地域性温度差异如低温或寄主的差异能够影响到邻代的雌雄比；沈阳地区灰飞虱雌雄比为0.66，而嘉兴地区雌雄比为1.42，其余地区接近1.00；在沈阳地区，雌虫的比例很低且大多都是长翅型，说明当地的环境可能不适合于灰飞虱种群的繁衍，这也可能是灰飞虱在东北地区没有造成灾害的原因[10]。
为深入揭示自然环境下灰飞虱的种群遗传结构，本课题组通过13个微卫星分子标记和2个线粒体分子标记对中国22个地理种群的灰飞虱进行了种群遗传结构研究，结果发现我国灰飞虱在核基因上无显著分化，而在线粒体上表现出显著分化。贝叶斯进化树及单倍型网络分支图分析发现灰飞虱存在两种不同线粒体单倍型群（HGI和HGII），且HGI的频率高于HGII，尤其是东北的四个种群，HGI的频率将近100%，具有显著优势，且单倍型多样性极低。推测造成这种线粒体与核基因分化的不一致可能有两种情况造成。一是，灰飞虱经历了由南到北的种群扩张。与核基因相比，线粒体的单倍型导致其较低的有效种群数量，易于受到瓶颈效应的影响而表现出较低的遗传多样性；第二种可能是线粒体受到环境选择的压力。即东北地区广泛存在的这种线粒体单倍型适应了当地低温，而其它单倍型不适宜在东北地区存在[11]。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/nongxue/zwbh/698.html
