全 文 ：重要昆虫病原真菌粉棒束孢种群的遗传分化*
孙召红摇 栾丰刚摇 张大敏摇 陈名君摇 王摇 滨摇 李增智**
(安徽农业大学微生物防治省重点实验室, 合肥 230036)
摘摇 要摇 粉棒束孢是一种重要的昆虫病原真菌.运用 ISSR 分子标记研究了安徽省 6 个不同
地理环境的粉棒束孢种群遗传异质性. 结果表明: 10 个多态性引物多态位点百分率高达
98郾 5% ,但种群水平的多态位点差异较大,在 59. 6% ~93. 2% .基于 Nei遗传异质性分析得出
各种群间的遗传分化系数(Gst)为 0. 3365,基因流(Nm)为 0. 4931;各种群间的遗传分化低于
种群内的遗传分化,表明安徽省粉棒束孢的遗传变异主要存在于种群内.根据各菌株间的遗
传相似系数进行 UPGMA聚类,结果表明,西山种群是单系的同质种群,其余 5 个种群皆为多
系的异质种群,其中鹞落坪种群的异质性最高,琅琊山种群异质性最低.各种群之间的地理距
离与遗传距离之间无相关关系.根据 6 个种群间的遗传距离进行 UPGMA聚类,可将它们分成
3 个类群,分类的结果与各种群的地理环境相符,反映出环境的异质性对种群异质性的影响.
关键词摇 粉棒束孢摇 种群结构摇 遗传多样性摇 种群异质性摇 ISSR
文章编号摇 1001-9332(2011)11-3039-08摇 中图分类号摇 S763摇 文献标识码摇 A
Genetic differentiation of Isaria farinosa populations in Anhui Province of East China. SUN
Zhao鄄hong, LUAN Feng鄄gang, ZHANG Da鄄min, CHEN Ming鄄jun, WANG Bin, LI Zeng鄄zhi (An鄄
hui Province Key Laboratory of Microbial Control, Anhui Agricultural University, Hefei 230036, Chi鄄
na) . 鄄Chin. J. Appl. Ecol. ,2011,22(11): 3039-3046.
Abstract: Isaria farinosa is an important entomopathogenic fungus. By using ISSR, this paper
studied the genetic heterogeneity of six I. farinosa populations at different localities of Anhui Prov鄄
ince, East China. A total of 98. 5% polymorphic loci were amplified with ten polymorphic primers,
but the polymorphism at population level varied greatly, within the range of 59. 6% -93. 2% . The
genetic differentiation index (Gst) between the populations based on Nei爷 s genetic heterogenesis
analysis was 0. 3365, and the gene flow (Nm) was 0. 4931. The genetic differentiation between the
populations was lower than that within the populations, suggesting that the genetic variation of I.
farinosa mainly come from the interior of the populations. The UPGMA clustering based on the ge鄄
netic similarities between the isolates revealed that the Xishan population was monophylectic, while
the other five populations were polyphylectic, with the Yaoluoping population being the most hetero鄄
genic and the Langyashan population being the least heterogenic. No correlations were observed be鄄
tween the geographic distance and the genetic distance of the populations. According to the UPGMA
clustering based on the genetic distance between the populations, the six populations were classified
into three groups, and this classification was accorded with the clustering based on geographic envi鄄
ronment, suggesting the effects of environmental heterogeneity on the population heterogeneity.
Key words: Isaria farinosa; population structure; genetic diversity; population heterogeneity;
ISSR.
*国家自然科学基金项目(30972368)和科技部基础性工作专项
(2008FY210500)资助.
**通讯作者. E鄄mail: zzli@ ahau. edu. cn
2011鄄03鄄10 收稿,2011鄄08鄄04 接受.
摇 摇 棒束孢菌( Isaria spp郾 )是一类重要的昆虫病原 真菌,1974 年 Samson[1]将其并入拟青霉属(Paecilo鄄
myces).经 Hodge等[2]提议,2005 年恢复该属. 该属
的重要种类粉棒束孢( Isaria farinosa)在生物防治上
具有重要地位,20 世纪 50 年代日本就曾大量生产
应 用 生 态 学 报摇 2011 年 11 月摇 第 22 卷摇 第 11 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, Nov. 2011,22(11): 3039-3046
用于防治森林害虫[3] .
生物多样性是在漫长的地质历史过程中演化形
成的,它受到现代气候、土壤、植被、人类活动以及历
史环境变迁的影响[4] .由于森林破坏和环境污染的
加剧,使多样化的生态系统迅速破坏,导致菌物生物
多样性处于威胁之中[5] . 已知有 8%的真菌种群正
处于濒危状态,而一些处于特殊生境的真菌种类已
被其他生物取代[6] .遗传异质性是生物多样性的重
要组成部分.陈名君等[7]报道了白僵菌的自然种群
中存在较大的异质性和较高的遗传多样性. 但很少
有关棒束孢遗传异质性的研究报道,目前只有少数
文献涉及环链棒束孢( Isaria cateinannulata)和蝉棒
束孢( I郾 cicadae)遗传异质性的研究[8-9],无粉棒束
孢遗传异质性的相关报道.
ISSR(inter鄄simple sequence repeat)标记是由 Zi鄄
etkiewicz等[10]于 1994 年在微卫星基础上创建的一
种简单序列重复区间扩增多态性的新型分子标记.
由于 ISSR标记对 DNA 的用量和纯度要求不高,同
时由于其引物序列较长,退火温度高,具有更高的重
复性和稳定性,且操作简单,是一种非常理想的检测
种内遗传变异的分子标记,并被广泛用于检测真菌
的种内遗传变异.本研究应用 ISSR 分子标记,分析
了采集自安徽省内 6 个不同地区的 60 株粉棒束孢,
了解不同种群间遗传异质性、遗传分化以及基因流,
旨在从分子水平阐明其遗传异质性水平和遗传分
化,以期为粉棒束孢的研究利用提供理论依据.
1摇 材料与方法
1郾 1摇 供试菌种
从本实验室菌种库保藏的菌种中,挑选出 60 株
粉棒束孢,分别采自安徽省金寨县天堂寨(115毅46忆
08义 E,31毅10忆13义 N)、舒城县万佛山(116毅33忆36义 E,
31毅03忆55义 N)和岳西县鹞落坪(116毅08忆39义 E,31毅01忆
42义 N)国家级自然保护区、滁州市琅琊山(118毅16忆
32义 E,32毅17忆15义 N)和宣州市敬亭山(118毅43忆15义 E,
30毅58忆59义 N)国家级森林公园以及国营霍邱县西山
林场(115毅58忆03义 E,32毅17忆17义 N)等 6 个不同地区.
前两个自然保护区植被为暖温带落叶阔叶林向北亚
热带常绿阔叶林过渡类型,鹞落坪属于北亚热带落
叶鄄常绿阔叶混交林带,琅琊山为暖温带天然次生落
叶阔叶林带,敬亭山为亚热带常绿落叶阔叶林带,而
西山则属于暖温带天然次生落叶阔叶林带[11-14] .菌
株及寄主信息见表 1.
1郾 2摇 菌丝制备
将供试菌株接种到铺有玻璃纸的 SDAY培养基
上,置于 25 益光照培养箱中培养 6 d 左右,待产生
大量菌丝后,剥离菌丝体至提前灭菌的 Eppendorf管
中,冻干菌丝备用.
1郾 3摇 DNA提取与 ISSR引物筛选
DNA提取参照朱衡等[15]的方法,通过 1%的琼
表 1摇 安徽省不同粉棒束孢种群的供试菌株及寄主
Table 1摇 Tested strains and their hosts of different Isaria farinosa populations in Anhui Province
采集地点
Sampling site
菌种号
Strain number
寄主
Host
鹞落坪
Yaoluoping
01 ~ 10 鞘翅目 Coleoptera ( L), 膜翅目 Hymenoptera (A), 膜翅目 Hymenoptera ( A), 鳞翅目 Lepidoptera
(L), 鳞翅目 Lepidoptera (L), 鳞翅目 Lepidoptera (P), 鳞翅目 Lepidoptera (L), 象甲 Coleoptera:
Curculionidae (A), 鳞翅目 Lepidoptera (P), 鞘翅目 Coleoptera (A)
天堂寨
Tiantangzhai
11 ~ 20 小蠹虫 Coleoptera: Ipidae (A),膜翅目Hymenoptera (A),蝽象Hemiptera: Pentatomidae (A),膜翅目
Hymenoptera (A), 叶蝉 Homoptera: Cicadellidae (A), 蚂蚁 Hymenoptera: Formicidae (A), 瓢甲 Cole鄄
optera: Coccinellidae (A), 鳞翅目 Lepidoptera (A), 鞘翅目 Coleoptera (A), 鳞翅目 Lepidoptera (P)
万佛山
Wanfoshan
21 ~ 30 鳞翅目 Lepidoptera (A), 蝽象 Hemiptera: Pentatomidae (A), 沫蝉 Homoptera: Cercopidae(A), 膜翅
目 Hymenoptera (A), 叶甲 Coleoptera: Chrysomelidae (A), 蚂蚁 Hymenoptera: Formicidae (A), 叶蝉
Homoptera: Cicadellidae (A), 膜翅目 Hymenoptera (A), 瓢甲 Coleoptera: Coccinellidae (A), 鞘翅目
Coleoptera (A)
琅琊山
Langyashan
31 ~ 40 鳞翅目 Lepidoptera ( P), 鞘翅目 Coleoptera ( P), 鳞翅目茧 Lepidoptera ( P), 膜翅目 Hymenoptera
(P), 螽斯 Orthoptera: Tettigoniidae (A), 鳞翅目 Lepidoptera (P), 鞘翅目 Coleoptera (P), 鞘翅目
Coleoptera (P), 鳞翅目 Lepidoptera (P), 鳞翅目 Lepidoptera (L)
敬亭山
Jingtingshan
41 ~ 50 鳞翅目 Lepidoptera (P),鳞翅目 Lepidoptera (P),蚂蚁Hymenoptera: Formicidae (A),马尾松角胫象 Shira鄄
hoshizo patruelis (A),鞘翅目Coleoptera (L),鞘翅目Coleoptera (A),鳞翅目幼虫 Lepidoptera (L),松茸毒
蛾 Dasychira axutha (P),松茸毒蛾 Dasychira axutha (P),蚂蚁 Hymenoptera: Formicidae (A)
西山
Xishan
51 ~ 60 鳞翅目 Lepidoptera (L), 鞘翅目 Coleoptera (P), 膜翅目 Hymenoptera (A), 鳞翅目 Lepidoptera (L),
鳞翅目 Lepidoptera (L), 蚂蚁 Hymenoptera: Formicidae (A), 膜翅目 Hymenoptera (P), 叶甲 Coleop鄄
tera: Chrysomelidae (A), 瓢甲 Coleoptera: Coccinellidae (A), 膜翅目 Hymenoptera (A)
A:成虫 Adult; L:幼虫 Larva; P:蛹 Pupa.
0403 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 22 卷
脂糖凝胶电泳和紫外分光光度计检测 DNA 浓度和
纯度,并进行 DNA浓度的稀释,合格的 DNA样品置
于-20 益冰箱内备用.参考朱新燕[8]和陈名君等[7]
的方法,选出合适的引物序列(表 2),引物由上海生
工生物工程技术服务有限公司合成.
1郾 4摇 ISSR扩增
ISSR鄄PCR 扩增反应在 Flexigene PCR 仪上进
行.扩增反应体系为 25 mL:2郾 5 mL 10 伊PCR Buffer
(缓冲液),0郾 5 mL dNTPs (2郾 5 mmol·L-1),1 mL引
物(10 mmol·L-1 ),0郾 625 UTaq DNA polymerase,
1 mL模板 DNA (120 ng·mL-1),灭菌水补足 25 mL.
PCR扩增程序:94 益预变性 3 min,接着进行 35 个
循环:94 益变性 1 min,48 益 ~ 54 益复性 1郾 5 min,
72 益延伸 2 min.循环结束后 72 益延伸 10 min. PCR
产物在 1郾 5%琼脂糖凝胶上电泳分离,EB 染色后于
GIS鄄2008 凝胶成像系统拍照并记录分析.
1郾 5摇 数据处理
对反应产物在凝胶上获得的 DNA 谱带进行统
计,把同一迁移率的条带视为公共带,其余为特异
带,表示有多态性. 扩增清晰的谱带记为“1冶,无带
的记为 “0冶,形成二元数据矩阵[16-17] . 应用 POP鄄
GENE软件对全部种群和各单个种群分别进行遗传
参数分析,假设种群处于 Hardy鄄Weinberg平衡状态,
分别计算多态位点百分率(PPL)、实际观测等位基
因数(Na)、有效等位基因数(Ne)、Nei 基因多样性
(H)、Shannon信息指数( I)、遗传分化指数(Gst)以
及基因流(Nm)等相关遗传参数. 使用软件 NTSYS
2郾 1,采用非加权配对算术平均法(UPGMA)对种群
间和种群内个体间的 Nei 遗传距离进行聚类分
析[18] .
多态位点百分率(PPL)计算公式为:
PPL= 多态位点数检测到的位点数伊100%
Shannon信息多样性指数( I)计算公式为:
I = -移P i log2P i 摇 (P i 为某一扩增带出现的频
率)
平均杂合度(H):假设一个标记位点上 n 个等
位基因的频率分别为 P1、P2、…、Pn,则
j =移
m
i = 1
P2i
He = 1 - 移
m
i = 1
P2i
J = IL移
m
i = 1
ji
H = 1 - J = 1 - IL移
m
i = 1
ji
式中:j是位点纯合度;m是某位点的等位基因数;P i
是某位点第 i 个等位基因的频率;He 是位点杂合
度;J是平均位点纯合度;L是位点数;H是平均位点
杂合度.
实际观察等位基因数和有效等位基因数(Ne)
计算公式为:
Ne = 1 / j = 1 /移
m
i = 1
P2i = 1 / (1 - He)
遗传分化系数(Gst)和基因流(Nm)计算公式
为:
Gst =(HT-HS) / HT
Nm =0郾 25(1-Gst) / Gst
表 2摇 10 个 ISSR引物序列及其 PCR扩增结果
Table 2摇 List of ISSR primers and the amplified results
引物编号
Primer
code
序列(5爷鄄3爷)
Sequence
(5爷鄄3爷)
复性温度
Annealing
temperature
(益)
扩增位点数
Number of
amplified bands
多态位点数
Number of
Polymorphic bands
多态位点百分率
Percentage of
polymorphic loci
Nei基因
多样性指数
Nei爷s gene
diversity index
Shannon信息指数
Shannon爷s
information index
P11 (AG) 8C 48 5 5 1郾 00 0郾 3609 0郾 5346
P12 TG(CA) 6C 48 7 7 1郾 00 0郾 2937 0郾 4579
P13 CCA(GTG) 4 54 8 8 1郾 00 0郾 2938 0郾 4669
P18 DHB(CGA) 5 54 5 5 1郾 00 0郾 3033 0郾 4633
P19 DD(CCA) 5 50 9 9 1郾 00 0郾 3532 0郾 5228
P53 (GTC) 5TC 50 5 5 1郾 00 0郾 3089 0郾 4720
M9 TGC(AC) 6 48 6 6 1郾 00 0郾 3241 0郾 4936
M10 CCA(GTG) 4 52 7 7 1郾 00 0郾 2719 0郾 4353
M12 (AG) 7CA 50 8 7 0郾 88 0郾 1663 0郾 2860
M18 (AG) 8G 48 6 6 1郾 00 0郾 2677 0郾 4240
平均 Mean - - 6郾 6 6郾 5 0郾 99 0郾 2944 0郾 4556
D=(A,G,T); H=(A,C,T); B=(C,G,T)郾
140311 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 孙召红等: 重要昆虫病原真菌粉棒束孢种群的遗传分化摇 摇 摇 摇 摇 摇
式中:HT为种群总杂合度;HS为亚种群杂合度,即各
亚种群平均杂合度.
2摇 结果与分析
2郾 1摇 扩增产物多态性分析
对所合成的 ISSR 引物进行筛选,筛选出 10 个
扩增结果较稳定、多态性好的 ISSR 引物进行分析.
筛选出的引物在 60 个样品中共扩增出 66 条可区分
的 DNA条带,其中每个引物可扩增出 5 ~ 9 条 DNA
条带,扩增的 DNA 片段大小一般在 200 ~ 2000 bp,
不同引物扩增出的 DNA 条带数目差异较小,66 条
扩增带中,多态性条带有 65 个,多态位点百分率
(PPL)为 98郾 5% .图 1 为引物 P11 对部分(30 株)粉
棒束孢菌株扩增的电泳条带.
2郾 2摇 种群遗传多样性分析
6 个种群内的多态位点比率在 59郾 6% ~
93郾 2% ,平均为 80郾 7% . Nei 基因多样性指数在
0郾 2405 ~ 0郾 3234; Shannon 信息指数在 0郾 3492 ~
0郾 4791,可见 6 个种群的遗传多样性皆较高,但差异
较大. 其中以琅琊山等位基因数 Na 最高,为
1郾 9318,这与琅琊山粉棒束孢的多态位点比率最高
的结论相一致.而有效等位基因数 Ne,Shannon 指数
( I)和 Nei基因多样性指数(H)最高的是万佛山种
群,这说明万佛山地区的粉棒束孢遗传多样性比其
他地区的高.
应用 POPGENE软件计算的物种水平的 Nei 基
因多样性指数为 0郾 3010, Shannon 信息指数为
0郾 4644.从各个种群来看,万佛山种群的 Nei基因多
样性指数和 Shannon 信息指数皆最高,分别为
0郾 3234 和 0郾 4791,而西山种群最低,分别为 0郾 2405
和 0郾 3492. Nei 基因多样性指数、Shannon 信息指数
在 6 个种群中表现出一致的趋势,即万佛山>琅琊
山>天堂寨>敬亭山>鹞落坪>西山(表 3).说明安徽
省 6 个粉棒束孢种群中以万佛山种群的遗传多样性
水平最高,西山种群的多样性水平最低.
2郾 3摇 种群遗传结构分析
为探讨粉棒束孢的遗传分化,计算出各种群总
遗传多样性(Ht)为 0郾 3010,种群内遗传多样性(Hs)
为 0郾 1997.再根据 Ht 和 Hs 计算种群间遗传分化水
平和基因流,得到种群间的遗传分化系数(Gst)为
0郾 3365,基因流(Nm)为 0郾 4931.根据 Wright[19]的理
论,Gst为 0 ~ 0郾 05 时,表明种群之间有轻度的遗传
分化;Gst为 0郾 05 ~ 0郾 15 时,表明种群之间有中度遗
传分化;Gst为 0郾 15 ~ 0郾 25 时,表明种群之间有较大
的遗传分化;Gst>0郾 25 时,表明种群之间有很大的遗
图 1摇 引物 P11 对粉棒束孢菌株的扩增条带
Fig. 1摇 ISSR bands of Isaria farinosa amplified with the primer P11.
01 ~ 30 为菌株编号 Lines 01-30 represented isolate number; M:DNA标准分子量 DNA ladder郾
表 3摇 基于 ISSR 检测的 6 个粉棒束孢种群的遗传多样性指数
Table 3摇 Genetic diversity indices of the six Isaria farinose populations revealed by ISSR
采集地点
Sampling site
观测等位基因数
Observed number
of alleles
有效等位基因数
Effective number
of alleles
多态性条带数
Number of
polymorphic
bands
多态位点比率
Percentage of
polymorphic loci
Nei基因多样性指数
Nei爷s gene
diversity index
Shannon信息指数
Shannon爷s
information index
鹞落坪 Yaoluoping 1郾 8182 1郾 4236 45 81郾 8 0郾 2582 0郾 3959
天堂寨 Tiantangzhai 1郾 8305 1郾 4802 49 83郾 1 0郾 2858 0郾 4295
万佛山 Wanfoshan 1郾 8837 1郾 5658 38 88郾 4 0郾 3234 0郾 4791
琅琊山 Langyashan 1郾 9318 1郾 4677 41 93郾 2 0郾 2885 0郾 4364
敬亭山 Jingtingshan 1郾 7838 1郾 4938 29 78郾 4 0郾 2796 0郾 4145
西山 Xishan 1郾 5957 1郾 4369 28 59郾 6 0郾 2405 0郾 3492
2403 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 22 卷
传分化[20] .安徽省粉棒束孢的种群间遗传分化系数
为 0郾 3365,说明其种群间遗传分化程度较高,但是
遗传变异主要存在于种群内,占总变异的 66郾 3% ,
因此安徽省粉棒束孢各种群内高度的遗传多样性和
异质性是由各种群内部的遗传分化决定的,而种群
间的遗传分化对安徽省粉棒束孢较高的遗传分化作
用较小.
2郾 4摇 种群聚类分析
根据 ISSR扩增结果建立遗传相似系数矩阵,利
用 NTSYS 2郾 1 软件计算 60 个供试菌株间遗传相似
系数并按 UPGMA 法聚类,发现同一个种群的个体
多半并非单独聚为一类. 全部菌株的遗传相似系数
(GS)范围在 0郾 56 ~ 0郾 96(图 2),其中采自琅琊山的
35 号和 37 号的遗传相似系数最大,为 0郾 96.在遗传
相似系数 0郾 70 处做切割,可以分为 6 个支系
(Clade):采自西山种群的全部 10 个菌株都落在第
VI支系(Clade VI),进一步表明该种群是一个单系
的(monophylectic)同质种群;而其他各种群分别落
在 2 ~ 4 个支系中,都是多系的异质种群.其中,鹞落
坪种群包含玉、域、吁和遇等 4 个支系,异质性最高;
琅琊山种群只包含域和芋 2 个支系,异质性最低;
其余 3 个种群均包含 3 个支系.
2郾 5摇 种群内遗传分化
为精确比较各种群的异质性,利用 POPGEN 软
件计算上述各多系的异质种群所含亚种群(支系)
间的遗传分化系数和基因流. 单系的西山种群按在
遗传相似系数 0郾 7820 处分成的两个亚种群计算,结
果(表 4)与图 2 的聚类结果相同.但用遗传分化系
数进一步将 3 个均含 3 个支系的异质种群的异质性
进行比较,6 个种群的异质性排序为:鹞落坪>天堂
寨>敬亭山>万佛山>琅琊山>西山.
2郾 6摇 种群间遗传一致度和遗传距离
为了进一步分析各地区粉棒束孢种群之间的遗
传分化程度,运用 POPGENE 软件计算出种群间遗
传一致度和遗传距离.由表 5 可知,6 个种群两两间
的 Nei遗传一致度( I)为 0郾 7169 ~ 0郾 9516,遗传距离
(D)为 0郾 0496 ~ 0郾 3329.其中,万佛山种群和琅琊山
种群的遗传一致度最高(0郾 9516),遗传距离最近
(0郾 0496),表明这两个地区粉棒束孢种群亲缘关系
最近;琅琊山和西山的粉棒束孢种群遗传一致度最
低(0郾 7169),遗传距离最大(0郾 3329),可知这两个
地区粉棒束孢种群亲缘关系最远;西山种群与其他
各种群间的遗传一致度皆较低,表明它们之间的亲
缘关系较远.
图 2摇 基于 6 个粉棒束孢种群不同菌株遗传相似性的 UPG鄄
MA树状聚类图
Fig. 2摇 UPGMA clustering dendrogam based on genetic similari鄄
ty between the strains from the six Isaria farinosa populations.
摇 摇 与各采集区之间的地理距离相比,各粉棒束孢
种群间的遗传距离无明显相关性. 尽管3个自然保
340311 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 孙召红等: 重要昆虫病原真菌粉棒束孢种群的遗传分化摇 摇 摇 摇 摇 摇
表 4摇 6 个粉棒束孢种群内遗传分化系数和基因流
Table 4摇 Gene differentiation indices (Gst) and gene flows (Nm) within the six Isaria farinosa populations
项目
Item
鹞落坪
Yaoluoping
天堂寨
Tiantangzhai
敬亭山
Jingtingshan
万佛山
Wanfoshan
琅琊山
Langyashan
西山
Xishan
遗传分化系数 Gst 0郾 8914 0郾 6857 0郾 6845 0郾 5854 0郾 3836 0郾 3392
基因流 Nm 0郾 0305 0郾 1146 0郾 1152 0郾 1770 0郾 4018 0郾 4870
表 5摇 粉棒束孢种群间遗传一致度和遗传距离
Table 5摇 Genetic identity and genetic distance among the six Isaria farinosa populations
鹞落坪
Yaoluoping
天堂寨
Tiantangzhai
万佛山
Wanfoshan
琅琊山
Langyashan
敬亭山
Jingtingshan
西山
Xishan
鹞落坪 Yaoluoping 1 0郾 9504 0郾 9511 0郾 8951 0郾 8964 0郾 7730
天堂寨 Tiantangzhai 0郾 0509 1 0郾 9258 0郾 8458 0郾 8490 0郾 7807
万佛山 Wanfoshan 0郾 0502 0郾 0770 1 0郾 9516 0郾 9286 0郾 7532
琅琊山 Langyashan 0郾 1108 0郾 1675 0郾 0496 1 0郾 9443 0郾 7169
敬亭山 Jingtingshan 0郾 1093 0郾 1637 0郾 0741 0郾 0573 1 0郾 7492
西山 Xishan 0郾 2575 0郾 2476 0郾 2835 0郾 3329 0郾 2887 1摇 摇
对角线以上为遗传一致度,对角线以下为遗传距离 Value above diagonal was Nei爷s genetic identity and value below diagonal was genetic distance郾
护区地理距离不远,遗传距离也很小,但与各采集区
地理距离皆很远的敬亭山与各处的遗传距离并不
大,仅与西山之间较大. 因此,本研究结果未出现
Wang等[21]在球孢白僵菌(Beauveria bassiana)上所
发现的遗传距离与地理距离的正相关性.
摇 摇 根据 Nei 遗传距离用 UPGMA 法基于 Nei 指数
进行无加权计算,将 6 个种群进行 UPGMA 聚类 郾
从图 3 可以看出,这 6 个地区被划分为 3 类,其中万
佛山和琅琊山种群首先聚在一起,说明这两个地区
亲缘关系最近,并且二者在遗传距离为 0郾 0741 处与
敬亭山聚成一类,这与 3 个地区的地理位置及气候、
植被条件相似有关:琅琊山地处沿江江淮丘陵小区
的中心地带,万佛山地处大别山山地小区的北缘,紧
图 3摇 基于 6 个粉棒束孢种群的 Nei遗传距离的 UPGMA树
状聚类图
Fig. 3摇 UPGMA clustering dendrogram based on Nei爷 s genetic
distance among the six Isaria farinosa populations.
玉:鹞落坪 Yaoluoping; 域:天堂寨 Tiantangzhai; 芋:万佛山 Wanfos鄄
han; 郁:琅琊山 Langyashan; 吁:敬亭山 Jingtingshan; 遇:西山 Xis鄄
han郾
贴江淮丘陵,而敬亭山是沿江江淮丘陵向南的延伸,
3 个地区的植被均为落叶阔叶林. 第 2 类包括鹞落
坪与天堂寨,二者在遗传距离为 0郾 0577 处聚在一
起.它们皆地处大别山腹地.位居江淮丘陵西北角的
西山自成一类,与其他种群的亲缘关系较远(遗传
距离为 0郾 3329),这与根据表 4 分析的西山种群遗
传一致度明显低于其他 5 个种群的结果一致.
3摇 讨摇 摇 论
遗传变异是物种适应环境变化和保持进化潜力
的物质基础,大量理论和试验证明,除生境破碎和栖
息地丧失等外界因素外,物种自身遗传异质性的丧
失也会削弱其生存能力,增加灭绝的风险[22-23] . 从
本试验结果来看,6 个种群的遗传多样性皆较高,这
可能是因不同种群受各自生态环境的长期影响,在
各种群内发生的变异被逐渐保留下来所致.
根据 Nei遗传多样性分析得出的种群间遗传多
样性分化系数 Gst (0郾 3365),远超重度分化指标
(0郾 25),而各种群间的遗传分化(33郾 7% )远小于种
群内的遗传分化(66郾 3% ),表明不同地区对这类气
传真菌种群的选择作用不大,而不同地区内的环境
异质性(地理环境、气候、植被、寄主昆虫种类以及
空间分布等)则对棒束孢种群的异质性施加了更大
的影响,使之保持较强烈的遗传分化[24 ],造成局部
的隔离,以致 6 个种群间基因交流和渗透很少,基因
流只有 0郾 4931,远小于 1.各个种群由于当地的环境
异质性而保持着较强烈的种群内遗传分化,这在表
4 中反映得更为明显:异质性最高的鹞落坪 Gst高达
0郾 9814,这与其中高山峻岭的阻隔有极大关系;相比
4403 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 22 卷
之下,海拔只有 100 ~ 200 m的西山丘陵地形阻隔作
用小得多,Gst只有 0郾 3392.然而即便如此,异质性最
低的西山种群内的 Gst 依然高于种群间的 Gst
(0郾 3365).
根据 Nei基因多样性指数和 Shannon 信息指数
而确定的种群遗传多样性(表 3),与根据遗传分化
系数得出的 6 个种群异质性(表 4)的大小排列顺序
不一致,表明种群遗传多样性与种群异质性并非同
一概念,使用时须注意区别.
种群间遗传一致度和遗传距离分析聚类的结果
表明,万佛山、琅琊山和敬亭山种群聚成一类,瑶落
坪和天堂寨种群聚成一类,西山种群自成一类.这与
其各自的地理环境相符,进一步反映出环境异质性
对棒束孢种群异质性的重要影响. 万佛山在大别山
区的北缘,紧贴江淮丘陵区,属中山丘陵地形;琅琊
山在沿江江淮丘陵区的中心地带,敬亭山在沿江江
淮丘陵区的南缘,皆为丘陵地形;植被皆为混有少量
常绿阔叶树的落叶阔叶林. 鹞落坪和天堂寨位于大
别山山地的腹地,属北亚热带向暖温带过渡地带,气
候温和、雨量充沛,植被茂密,落叶阔叶林与常绿阔
叶林混生.西山地处淮河南岸,接近华北植物地区的
淮北平原区[24] .在遗传距离为 0郾 3329 处,以上 5 个
种群为一大类,而西山种群自为一类.其原因显然与
西山地区偏少的雨量,以及以榆科为建群种的较单
调的次生落叶阔叶林植被[25-26]有关.根据中国昆虫
地理区系分析,西山处于华北区与华中区交界,古北
区成分的寄主昆虫较多;而其他几个采集地皆属东
洋区的华中区,其古北区昆虫较少,东洋区昆虫成分
较多.从而可以推断,种群的遗传分化不仅受到地理
环境的影响,而且和不同植被分布着不同寄主昆虫
有关.地理阻隔及生态环境的不同将种群分割成遗
传结构不同的亚种群及更小的群体是维持其遗传多
样性和种群异质性的有效途径[27] .
本研究结果显示了安徽境内 6 个不同采集地区
粉棒束孢种群空间异质性的差异.然而,这种异质性
还会因时间不同而存在动态变化,今后有必要对粉
棒束孢种群的时间异质性加以考察,才能更全面地
理解其种群异质性的形成过程.
参考文献
[1]摇 Samson RA. Paecilomyces and some allied hyphomyce鄄
tes. Studies in Mycology, 1974, 6: 1-119
[2]摇 Hodge KT, Gams W, Samson RA, et al. Lectotypifica鄄
tion and status of Isaria Pers. : Fr. Taxon, 2005, 54:
485-489
[3]摇 Pu Z鄄L (蒲蛰龙), Li Z鄄Z (李增智). Insect Mycolo鄄
gy. Hefei: Anhui Science and Technology Press, 1996
(in Chinese)
[4]摇 Zhang W鄄H (张文辉), Kang Y鄄X (康永祥). The
characters of biodiversity in northwestern China and
views on conservation study. Biodiversity Science (生物
多样性), 2000, 8(4): 422-428 (in Chinese)
[5]摇 Mao X鄄L (卯晓岚). A bit of the Panomycete world.
Biodiversity Science (生物多样性), 1993, 1(1): 56-
57 (in Chinese)
[6]摇 Yan Z鄄C (阎章才), Dong X鄄Z (东秀珠). Biodiversity
and application prospect of microorganism. Microbiology
(微生物学通报), 2001, 28 (1): 96 -102 ( in Chi鄄
nese)
[7]摇 Chen M鄄J (陈名君), Huang B (黄 摇 勃), Liu Y鄄J
(刘玉军), et al. Genetic heterogeneity of Beauveria
bassiana population in pure Masson爷 s pine plantation.
Chinese Journal of Applied Ecology (应用生态学报),
2010, 21(10): 2627-2634 (in Chinese)
[8]摇 Zhu X鄄Y (朱新燕). Study on Biological Characteristics
and Genetic Diversity of Paecilomyces cateniannulatus in
a Massion爷s Pine Plantation Ecosystem. Master Thesis.
Hefei: Anhui Agricultural University, 2007 ( in Chi鄄
nese)
[9]摇 Hu H鄄Y (胡海燕). Genetic Diversity of Isaria cicadae
Miq. Master Thesis. Guiyang: Guizhou University,
2009 (in Chinese)
[10]摇 Zietkiewicz E, Rafalski A, Labuda D. Genome finger
printing by simple sequence repeat ( SSR)鄄anchored
polymerase chain reaction amplification. Genomics,
1994, 20: 176-183
[11]摇 Chen M鄄J (陈名君), Huang B (黄摇 勃), Li Z鄄Z (李
增智). Niche comparison of dominant entomopathogenic
fungi in three forest ecosystems. Chinese Journal of
Applied Ecology (应用生态学报), 2011, 22 (5):
1275-1279 (in Chinese)
[12]摇 Chen B (陈 摇 斌 ). Exploitation and utilization of
Jingtingshan National Forest Park located at Anhui Prov鄄
ince. Forest Inventory and Planning (林业调查规划),
2002, 27(3): 50-52 (in Chinese)
[13]摇 Liu S鄄J (刘守金), Wang D鄄Q (王德群), Fang C鄄W
(方成武), et al. Investigation on resources of medici鄄
nal plants in Wanfushan Mountain. Research and Prac鄄
tice of Chinese Medicines (现代中药研究与实践),
2007, 22(3): 17-19 (in Chinese)
[14]摇 Du F鄄M (杜方明), Zhao H鄄Q (赵怀琼). On tourist
environment endurance of Tiantangzhai National Forest
Park. Journal of Hefei University of Technology (合肥工
业大学学报), 2008, 22(3): 6-10 (in Chinese)
[15]摇 Zhu H (朱摇 衡), Qu F (瞿 摇 峰), Zhu L鄄H (朱立
煌). Isolation of genomic DNAs from fungi using benzyl
chloride. Mycosystema (菌物学报), 1994, 13 (1):
34-40 (in Chinese)
[16]摇 Li Y (李摇 媛), Hou K鄄L (侯可雷), Ying Z鄄M (应站
明). ISSR analysis of the genetic diversity within two
populations of relictplant, Alsophila costularis ( Cya鄄
theaceae). Genomics and Applied Biology (基因组学与
540311 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 孙召红等: 重要昆虫病原真菌粉棒束孢种群的遗传分化摇 摇 摇 摇 摇 摇
应用生物学), 2010, 29(4): 679-684 (in Chinese)
[17]摇 Zhou N (周 摇 娜). Population Heterogeneity of Three
Entomogenous Fungi Caused Natural Epizootics of Spi鄄
ders and Cicadas in forests. Master Thesis. Hefei: An鄄
hui Agricultural University, 2009 (in Chinese)
[18]摇 Kumar S, Tamura K, Nei M. MEGA3: Integrated soft鄄
ware for molecular evolutionary genetics analysis and se鄄
quence alignment. Briefings in Bioinformatics, 2004, 5:
150-163
[19]摇 Wright S. Evolution and The Genetics of Populations.
Vol 4. Variability within and among Natural Popula鄄
tions. Chicago, IL: University of Chicago Press, 1978
[20] 摇 Balloux F, Lugon鄄Moulin N. The estimation of popula鄄
tion differentiation with microsatellite markers. Molecu鄄
lar Ecology, 2002, 11: 155-165
[21]摇 Wang CS, Shah FA, Patel N, et al. Molecular investi鄄
gation on strain genetic relatedness and population struc鄄
ture of Beauveria bassiana. Environmental Microbiology,
2003, 5: 908-925
[22]摇 Gibb H, Hochuli DF. Habitat fragmentation in an urban
environment: Large and small fragments support differ鄄
ent arthropod assemblages. Biological Conservation,
2002, 106: 91-100
[23]摇 Casula P, Scanu D, Crnjar R, et al. The fragmented
population structure of the Sardinian chalk hill blue but鄄
terfly ( Lepidoptera, Lycaenidae). Journal for Nature
Conservation, 2004, 12: 77-83
[24]摇 Wang L (王摇 玲), Huang W鄄W (黄雯雯), Huang S鄄
W (黄世文), et al. Genetic structure of five popula鄄
tions of the rice sheath blight pathogen Rhizoctonia sola鄄
ni AG鄄1 IA from provinces of Zhejiang, Anhui and Hu鄄
bei. Acta Ecologica Sinica (生态学报), 2010, 30
(20): 5439-5447 (in Chinese)
[25]摇 Shen X鄄S (沈显生), Zhang X鄄P (张小平). Study on
the diversified sperm atophytes of Anhui Province. Bul鄄
letin of Botanical Research (植物研究), 1997, 17(4):
413-420 (in Chinese)
[26]摇 Wang S鄄B (王四宝), Huang Y鄄P (黄勇平), Fan M鄄Z
(樊美珍), et al. Species diversity of entomogenous
fungal flora of Mountains Dabie, Anhui. Biodiversity
Science (生物多样性), 2003, 11(6): 475-479 ( in
Chinese)
[27]摇 Li J鄄L (李佳丽), Cai Y (蔡摇 悦), Luan F鄄G (栾丰
刚), et al. Population genetic structure of Beauveria
bassiana from south and southwest Anhui sericultural re鄄
gions: ISSR analysis. Chinese Journal of Applied Ecolo鄄
gy (应用生态学报), 2010, 21(12): 3239-3247 ( in
Chinese)
作者简介摇 孙召红,女,1983 年生,硕士.主要从事真菌分子
生态学研究. E鄄mail: szh0917@ 163. com
责任编辑摇 肖摇 红
6403 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 22 卷