全 文 ：第 35 卷第 16 期
2015年 8月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol.35,No.16
Aug.,2015
http: / / www.ecologica.cn
基金项目:“两江学者冶计划专项经费;美国国立卫生研究院 NIH项目(R01AI095184);国家自然科学基金(31071968,31372265);重庆市科技攻
关重点项目(CSTC2012GG鄄YYJSB80002)
收稿日期:2013鄄11鄄17; 摇 摇 修订日期:2014鄄08鄄20
*通讯作者 Corresponding author.E鄄mail: bin.chen@ cqnu.edu.cn
DOI: 10.5846 / stxb201311172746
杨飞龙,李旭东,闫振天,付文博,陈斌.云南中华按蚊的遗传变异和种群结构.生态学报,2015,35(16):5449鄄5457.
Yang F L, Li X D, Yan Z T, Fu W B, Chen B.Genetic variation and population structure of Anopheles sinensis (Diptera: Culicidae) in Yunnan.Acta
Ecologica Sinica,2015,35(16):5449鄄5457.
云南中华按蚊的遗传变异和种群结构
杨飞龙,李旭东,闫振天,付文博,陈摇 斌*
重庆师范大学生命科学学院,昆虫与分子生物学研究所, 重庆摇 401331
摘要:为了掌握云南省各地中华按蚊种群间的遗传变异和种群结构特征,测序并分析了采自云南 9 个样本点 5 个种群组的 89
头中华按蚊的线粒体 COII基因。 结果表明这些中华按蚊种群的 COII基因序列平均单倍型多样性指数和核苷酸多样性指数分
别为 h= 0.933,仔= 0.00406,共有 51个变异位点,占分析的 739个碱基总数的6.9%;定义了 39个单倍型,有 2个频率最高的单倍
型 H1和 H9,分别占个体序列数的 20.2%和 12.4%;系统发育分析表明单倍型与地理位置没有明显的对应关系,单倍型网络图
显示大部分单倍型分布没有明显的亲缘地理格局,主要以单倍型 H1、H9、H4、H33和 H2为中心呈星状分布,但元江和元阳构成
的种群组(YU)单倍型存在明显地域分布特征;AMOVA结果表明种群组间遗传变异为 12.58%,达到显著水平(P= 0.04888),地
理种群组间具有明显种群遗传结构。 不同地区两两种群组间的 Fst值和 Nm值显示大部分种群组间存在基因交流,没有形成明
显的遗传分化,但 YU种群组和其他种群组间缺乏明显的基因交流,这主要是因为哀牢山的阻隔,使云南东西部形成两种不同
的气候,产生了明显的遗传分化;歧点分布图显示为明显单峰分布,中性检测结果均为显著负值,说明云南省的中华按蚊种群在
近期经历过复杂的种群扩张事件。 掌握中华按蚊遗传多样性及分化特征,对中华按蚊及疟疾控制具有重要的作用。
关键词:云南省;中华按蚊;mtDNA COII;遗传变异;种群结构
Genetic variation and population structure of Anopheles sinensis (Diptera:
Culicidae) in Yunnan
YANG Feilong, LI Xudong, YAN Zhentian, FU Wenbo, CHEN Bin*
Institute of Entomology and Molecular Biology, College of Life Sciences, Chongqing Normal University, Chongqing 401331, China
Abstract: Anopheles sinensis (Diptera: Culicidae) is an important malarial vector in Yunnan Province, China. In order to
explore the genetic variation and population structure among different populations of the species, we sequenced and analyzed
mitochondrial COII sequences of 89 An. sinensis samples. These samples were collected from nine localities in Yunnan, and
were classified into five population groups based in different geographical locations. The results showed that An. sinensis had
high genetic diversity in Yunnan with the haplotype diversity (h) and nucleotide diversity (仔) being 0.933 and 0.00406,
respectively. Fifty鄄one variations were found, occupying 6. 9% of the total 739 bp of the COII sequence. Thirty鄄nine
haplotypes were identified, making up 43.8% of 89 samples, with H1 and H9 being the most widespread, occupying 20.2%
and 12.4% of the total haplotypes, respectively. The Jinghong鄄Mengla population group (JM) has the highest haplotype and
genetic diversity, followed by the Yunlong population group (YL). The tropical rainforest region in Xishuangbanna, which
is characterized by high temperature, humidity, and a primary ecological environment, might contribute the most to the high
genetic diversity of the JM. Phylogenetic analysis did not reveal a significant relationship between the haplotypes and
geographical locations. The haplotype network diagram did not reveal a relative geographical pattern of haplotype
http: / / www.ecologica.cn
distribution, with the exception of the Yuanjiang鄄Yuanyang population group ( YU) of haplotypes that showed obvious
characteristics associated with regional distribution. Haplotypes were mainly distributed around the haplotypes H1, H9, H4,
H33, and H2. Analysis of molecular variance (AMOVA) indicated the existence of population structure among population
groups. No obvious Fst and Nm values were observed among four population groups (ZYT, YL, SJ, and JM) from seven
sampling localities, which might indicate that there are no obvious genetic differences and that gene flow has occurred
among these four population groups. However, the population group YU lacked any significant genetic exchange with other
populations leading to clear genetic differentiation. For the former, this might result from the wide distribution of paddy
fields, which is the predominant habitat of An. sinensis. For the latter, the Mountain Ailaoshan barrier, a region with a
unique geography and climate, might result in genetic separation. Yuanjiang and Yuanyang for YU are located north鄄south
from Mountain Ailaoshan so that the group separated from the other four groups into two different climate environments.
Mismatch distribution was unimodal and the Neutral Test values were significantly negative. These might indicate that a
complicated population expansion occurred in the An. sinensis populations in Yunnan. The high percentage of haplotypes and
low percentage of nucleotide diversity also supports the recent population expansion of the species in Yunnan. The
population expansion might be relative to the geological changes in Yunnan, especially in the period from the late
Proterozoic sinian to the Mesozoic cretaceous. During this period, Yunnan experienced a number of crustal movements, and
some groups of mosquitoes survived following the changes, and adapted and expanded into new environments. This study
provides information about genetic diversity and population characteristics, and is of importance for the control of An.
sinensis and malaria in Yunnan.
Key Words: Yunnan; Anopheles sinensis; mtDNA COII; genetic variation; population structure
中华按蚊(Anopheles sinensis)是按蚊亚属赫坎按蚊种团中研究比较多的蚊种,它广泛分布于东亚[1鄄3],在
我国分布于东经 100—120毅,北纬 19—54毅[4],属于按蚊亚属中的优势种。 近年来,中华按蚊被认为是疟疾特
别是间日疟的重要传播媒介[5],亚洲很多地区都有其疟疾传播的报道。 在韩国,该种被认为是重要的传疟媒
介[6鄄7],主要传播间日疟[8鄄9医。 在日本,中华按蚊分布比较广泛,一直被认为是日本温带地区(包括冲绳及北海
道)最重要的疟疾传播媒介[2鄄3]。 在我国,中华按蚊更多的被认为是间日疟原虫的传播媒介而非恶性疟原虫
的传播媒介[4,10],特别是我国的云南省,由于地处热带和亚热带地区,中华按蚊种群受季节影响较小;同时云
南省水稻田分布广泛,致使中华按蚊成为其分布最广泛、最主要的传疟媒介之一;加之云南和缅甸、老挝、越南
接壤,常年境外疟疾的输入,使疟疾防治工作变得十分困难,进一步加大了云南疟疾的流行趋势。
尽管中华按蚊具有重要医学意义,但关于其种群遗传结构相关的报道却很少。 种群遗传结构的研究有助
于阐明自然条件下物种内的遗传变异,及其与地理环境的关系以及物种形成的机理,加深对物种进化过程的
认识[11],从而对物种的防治或保护提供重要科学依据。 目前,蚊虫的控制主要依赖杀虫剂的使用,理解种群
的遗传分化有助于推断杀虫剂抗性的现状和可能扩散途径,从而指导杀虫剂的使用。 马雅军对我国部分中华
按蚊群体分子遗传多态性进行了研究[12],云南省相对于中国其他地区,拥有其独特的气候条件和复杂的地理
环境,中华按蚊种群结构具有一定差别。 因此,本研究通过收集云龙、腾冲、盈江、中缅边境、双江、景洪、勐腊、
元江和元阳 9个采集点的中华按蚊标本,分析其线粒体 COII序列,进一步对云南的中华按蚊遗传变异和种群
结构进行了研究。
1摇 材料和方法
1.1摇 材料
本研究的样本为中华按蚊野外成蚊,共 89头,采于 2010 年 10 月到 2012 年 9 月,采自云南省中缅边境、
盈江、景洪、勐腊、双江、腾冲、元江、元阳和云龙 9个采样点,并根据 9个采样点的地理位置间的距离划分为 5
0545 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 35卷摇
http: / / www.ecologica.cn
个种群组(表 1,图 1)。 采集后的样本用 85%酒精保存在-20益冰箱中。
表 1摇 云南省中华按蚊不同种群样本采集情况
Table 1摇 Sampling of An. sinensis populations in Yunnan, China
种群组
Population group
地点
Location
编号
Code
样本数
Sample size
经纬度
Latitude and longitude
采集时间
Time
中缅边境盈江腾冲 中缅边境 ZM 9 24.6毅N,97.6毅E 2012鄄08
种群组 盈江 YJ 5 24.6毅N,97.6毅E 2012鄄08
腾冲 TC 7 25.0毅N,98.5毅E 2011鄄07
云龙种群组 云龙 YL 4 25.9毅N,99.4毅E 2011鄄07
双江种群组 双江 SJ 12 23.4毅N,99.8毅E 2011鄄08
景洪勐腊种群组 景洪 JH 12 22.0毅N,100.7毅E 2011鄄08
勐腊 ML 8 21.5毅N,101.6毅E 2011鄄08
元江元阳种群组 元江 YUJ 15 23.6毅N,102.0毅E 2011鄄08
元阳 YY 17 23.2毅N,102.8毅E 2010鄄07,2012鄄08
图 1摇 云南省中华按蚊 9个采样点及 5个种群组的地理位置
摇 Fig. 1 摇 Nine collecting localities of An. sinensis populations in
Yunnan, and five population groups grouped based on their
geographical distributions
ZYT: 中缅边境盈江腾冲种群组; YL: 云龙种群组; SJ: 双江种群
组; JM: 景洪勐腊种群组; YU: 元江元阳种群组
1.2摇 方法
1.2.1摇 形态学鉴定
形态学上中华按蚊的主要鉴定部位包括触须、翅
脉、腹部和后足跗节。 本研究根据董学书编著的《云南
蚊虫志》检索表[13],在显微镜下对中华按蚊标本主要部
位进行鉴定,筛选出中华按蚊。
1.2.2摇 DNA提取
根据 QIAGEN 试剂盒使用说明提取中华按蚊基因
组 DNA。 提取步奏:(1)组织样品与 Buffer ATL 混合,
磨碎,再加入蛋白酶 K,56 益水浴过夜。 (2)再依次加
入 Buffer AL、无水乙醇,震荡混匀。 (3)将混匀液加入
到 DNeasy Mini spin column 中,6000r / min 离心 1 min。
(4)将 spin column 转移到新的收集管中,加入 Buffer
AW1,6000r / min离心 1 min。 (5)将 spin column转移到
新的收集管中,加入 Buffer AW2,20000r / min 离心 3
min。 (6)将柱子转移到 1.5 mL 的离心管中。 (7)加入
Buffer AE 到柱子膜上,在室温下放置 1 min,在 6000r /
min下离心分离 1 min。 (8)重复第 7步,然后将提取的 DNA放于-20 益冰箱保存备用。
1.2.3摇 分子鉴定
由于形态学鉴定存在一定误差,因此将提取的 DNA 样品,进行分子鉴定。 扩增 28S rDNA ITS2 片段,扩
增引物,D1:5忆鄄TGTGAACTGCAGGACACATGAA鄄 3忆,D2:5忆鄄AGGGTCAAGGCATACAGAAGGC鄄 3忆[14]。 PCR 反应
总体积为 25 滋L,PCR扩增的反应体系:模板 DNA 1 滋L,正反引物(10 滋mol / L)各 1 滋L,再加入 Taq Mastermix
到 25 滋L。 反应程序:95 益预变性 5 min,95 益变性 40 s,55 益退火 40 s,72 益延伸 1 min,35个循环后,72 益
延伸 6 min。 PCR产物进行电泳检测,结果为目标条带 1077 bp的 PCR产物,送上海生物工程有限公司测序,
将得到的序列放入 NCBI进行比对。
1.2.4摇 COII基因 PCR扩增和测序
对分子鉴定为中华按蚊的样品, 进行 COII 基因 PCR 扩增。 扩增引物, LEU ( forward ): 5忆鄄
1545摇 16期 摇 摇 摇 杨飞龙摇 等:云南中华按蚊的遗传变异和种群结构 摇
http: / / www.ecologica.cn
TCTAATATGGCAGATTAGTGCA鄄3忆 和 LYS ( reverse): 5忆鄄ACTTGCTTTCAGTCATCTAATG鄄 3忆[15]。 PCR 反应总
体积为 25 滋L,PCR扩增的反应体系:模板 DNA 1 滋L,正反引物(10 滋mol / L)各 1 滋L,再加入 Taq Mastermix到
25 滋L。 反应程序:95 益预变性 5 min,95 益变性 1 min,51 益退火 1 min,72 益延伸 2 min,35个循环后,72 益
延伸 10 min后 4 益保存。 PCR产物用 1.5%琼脂糖凝胶电泳检测样品扩增情况,对成功扩增的样品送上海生
工生物工程有限公司进行双向测序。
1.3摇 数据分析
使用 MEGA5.1[16]软件将测序得到的序列进行同源比对和构建单倍型邻接(NJ)树,Bootstrap 重复抽样
1000次检验。 用 DnaSP 5.0[17]软件计算各地理中华按蚊种群的单倍型多样型指数(Haplotype diversity,h)、核
苷酸多样性指数(Nucleotide diversity,仔)、多态性位点个数(Polymorphic sites, s) [18],绘制单倍型歧点分布
图[19],计算种群间的遗传分化 Fst值和基因交流 Nm值。 利用 Arlequin v3.1[20]中的分子变异分析(AMOVA),
根据 pairwise difference模型,进行分子方差分析,评估种群内与种群间的遗传分化,并进行中性检测(Tajima忆s
D检测和 Fu & Li检测),以检测云南省中华按蚊种群是否符合中性变异。 应用 Network 4.0[21]构建单倍型网
络结构图,根据不同地理关系分析各种群之间的进化关系,以追溯单倍型间的亲缘关系。
2摇 结果与分析
图 2摇 中华按蚊分子鉴定 PCR产品电泳图
摇 Fig. 2 摇 The agarose gel electrophoresis of PCR product for
molecular identification of An. sinensis
2.1摇 中华按蚊形态和分子鉴定
从形态学上初步筛选出中华按蚊标本 95 头,对 95
头中华按蚊标本开展分子鉴定,有 89 头标本电泳结果
产生了明显的中华按蚊条带(图 2)。 将扩增的 89 份
PCR产物测序后使用 Blast 在 NCBI 数据库中比对,序
列与 NCBI数据库中的已知中华按蚊 28S rDNA ITS2序
列相似度为 99%—100%。
2.2摇 COII测序及序列变异与多样性
对获得的 89条中华按蚊 COII序列进行拼接比对,
在这些序列中共检测到 39个单倍型,占总样本数 89 的
43. 8%。 A、 T、 C、 G 的平均含量分别为: 35. 99%、
39.51%、12.58%、11.91%,A+T含量(75.37%)明显高于
G+C含量(24. 63%),COII 碱基组成具有很大的偏向
性,G的含量很低。 在所分析的序列中,共检测到变异
位点 51个(图 3),占分析位点总数 739 bp 的 6.9%,其
中简约信息位点 17个,单一突变位点 34个。 在不同的群体中变异位点最多的是元江元阳种群组,有 24 个,
变异位点最低的是云龙种群组,有 7个。
总体的单倍型多样性指数较高,但核苷酸多样性指数较低(表 2)。 其中,云龙种群组单倍型多样性指数
最高为 1.000,采集到 4头标本,分属 4个单倍型,但核苷酸多样性不高,说明个体间遗传差异较小;其次是景
洪勐腊种群组单倍型指数为 0.937,中缅边境盈江腾冲种群组最低,为 0.890。 云龙种群组核苷酸多样性也是
最高,为 0.00496,说明相对于其他种群个体间遗传差异较大;其次是景洪勐腊种群组,为 0.00429;元江元阳种
群组最低,为 0.00406。 所有单采集样点种群作为一个种群进行分析,单倍型多样性指数为 0.931,核苷酸多样
性指数为 0.00466。
89头中华按蚊标本 COII基因共检测到 39个单倍型。 其中 H1、H2、H9分布最广,除了云龙种群组外,这
些单倍型在其余种群组均有分布,可能是在云龙种群组采样数目较少,单倍型类型相应少。 H1单倍型频率最
高,为 20.2%(18 / 89),而 H2、H9单倍型频率分别为6.7%和 12.4%;H12主要分布在元江元阳种群组和少部分
2545 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 35卷摇
http: / / www.ecologica.cn
的景洪勐腊组种群,频率为 7.9%;H3分布于中缅边境盈江腾冲种群组和景洪勐腊种群组,频率为 4.5%;其他
单倍型频率都很低,其中有 29个单倍型为种群独有单倍型,分布于所研究的 5 个种群组,各个地区独有单倍
型的多少可能跟采集样本的多少或者跟本身地理环境引起的遗传变异有关。
2.3摇 系统发育分析和单倍型网络关系
用MEGA构建的 NJ树(图 4)显示单倍型系统发育关系的支持率大部分很低,且主要分为两个大枝,分别
由 12个单倍型和 27个单倍型组成,但每个大枝都涉及 5 个种群组的单倍型分布,单倍型拓扑结构并没有显
示出与地理位置相对应关系的聚集,这说明云南的中华按蚊没有形成明显的地理遗传变化。
图 3摇 中华按蚊 COII基因变异位点
Fig.3摇 Variation sites of the COII gene in An. sinensis
图 4摇 中华按蚊 COII序列 NJ树
Fig.4摇 NJ tree of An. sinensis COII sequences
表 2摇 中华按蚊样本采集地、样本数、单倍型及变异统计
Table 2摇 Sample locations, sample size, haplotypes and diversity statistics of An. sinesis
种群
Population group
样品数
Sample
size
单倍型(N*)
Haplotypes(N*)
单倍型多样性
Haplotype
diversity(h)
核苷酸多样性
Nucleotide
diversity(仔)
变异位点数
Polymorphic
sites( s)
中缅边境盈江腾冲种群组 21 1(6)、2(3)、3(2)、4(3)、5、9( 2)、19、20、21、22 0.890 0.00419 15
云龙种群组 4 4、37、38、39 1.000 0.00496 7
双江种群组 12 1(6)、2、13、16、17、18 0.773 0.00416 15
景洪勐腊种群组 20 1(5)、2、3(2)、4、6、7、8、9( 2)、10、11、12、13、14、15 0.937 0.00429 18
元江元阳种群组 32 1、2、4、9(6)、12(6)、23(2)、24、25(2)、26、27、28、29、30、31、32、33(2)、34、35、36 0.933 0.00406 24
总计 Total 89 39 0.931 0.00466 51
摇 摇 *单倍型的样品数,黑体数字表示单倍型不仅仅出现在一个种群中
用 Network的 Median鄄joining方法构建的单倍型网络图(图 5),图中饼图大小与单倍型出现频率成正比。
3545摇 16期 摇 摇 摇 杨飞龙摇 等:云南中华按蚊的遗传变异和种群结构 摇
http: / / www.ecologica.cn
由图可知大部分种群地理位置与单倍型间没有显示出明显的对应关系,但元江元阳种群组单倍型存在与地理
位置明显的对应关系。 所有单倍型以星状网络结构进行分布,H1、H9、H4、H33 和 H2 是主要的单倍型,其他
单倍型以这 5个单倍型为中心,辐射分布开来。 其中 H1 单倍型占据主导优势,可能是这些单倍型中最为原
始的单倍型,其他单倍型由其进化而来。
2.4摇 种群间遗传分化和种群结构分析
将云南的 9个采集地点划分为 5个中华按蚊种群组进行分子变异分析,结果显示种群组间遗传变异为
12.58%,达到显著水平(P= 0.04888)(表 3),说明地理种群组间具有明显种群遗传结构。 Fst值显示(表 4)大
部分种群间没有出现明显的遗传分化现象,但元江元阳种群组除了和云龙种群组没有遗传分化外和其余 3 个
种群都存在明显的遗传分化,同时 Nm值显示元江元阳种群组除了和云龙种群组存在明显的基因交流外和其
他种群的基因交流并不明显,两组数据反映结果一致,这一结果解释了在 AMOVA 中种群间的显著性接近于
0.05,可能是受到元江元阳种群组的影响。 尽管其他种群间的遗传分化不明显,但元江元阳种群组和其他种
群存在明显遗传分化,具有明显的种群遗传结构。
图 5摇 单倍型的进化网络图
Fig. 5摇 Network relationship of haplotypes
表 3摇 基于线粒体 COII的中华按蚊种群分子变异(AMOVA)
Table 3摇 Analysis of molecular variance of An. sinensis populations based on COII
变异来源
Source of variation
自由度
df
平方和
Sum of squares
变异组成
Variance
components
变异率 / %
Percentage
of variation
F P
种群组间 Among groups 4 21.554 0.229Va 12.58 FCT = 0.128 0.04888
种群间 Among populations within groups 4 6.407 0.006Vb 0.32 FSC = 0.004 0.37537
群体内 Within populations 80 123.690 1.546Vb 86.93 FST = 0.132
合计 Total 88 151.652 1.781
2.5摇 种群历史动态分析
COII 序列的中性测试结果显示 Tajima忆s D = -2.252,P < 0.01; Fu and Li忆s F* test statistic = -4.892, P<
0.02。 表明目标序列在进化上遵循中性模型,都为负值,同时歧点分布结果显示单倍型和碱基差异呈单峰分
4545 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 35卷摇
http: / / www.ecologica.cn
布(图 6),说明云南地区中华按蚊种群近期经历过种群扩张事件。
表 4摇 基于 COII基因的中华按蚊种群间分化指数(Fst)(对角线之下)与种群基因交流值(Nm)(对角线之上)
Table 4摇 Fst(below diagonal) and matrix of pairwise Nm (above diagonal) between 5 population groups of An. sinensis based on COII
种群组 Population group 1 2 3 4 5
1 中缅边境盈江腾冲种群组 18.70 21.97 -9.03 1.09
2 云龙种群组 0.013 2.50 10.71 2.47
3 双江种群组 0.011* 0.090 -38.01 0.69
4 景洪勐腊种群组 -0.028* 0.023* -0.007* 1.19
5 元江元阳种群组 0.186 0.092 0.266 0.173*
摇 摇 *P>0.1 无显著差异
图 6摇 中华按蚊种群歧点分布检测
Fig. 6摇 Mismatch鄄distribution of Anopheles sinensis COII haplotypes
3摇 讨论
3.1摇 中华按蚊的遗传多样性
本研究从云南省 9个采样点广泛采集、测序和分析
了 89头中华按蚊标本。 89头样本检测出 39个 COII单
倍型,占总体样本个数 43.8%,各个种群组的单倍型个
数百分比都几乎超过了 50%,说明云南中华按蚊具有
较高的遗传性多样性。 虽然不同地区的遗传多样性有
一定的差别,但总体差别不大,核苷酸多样性均在
0.00406—0.00496之间。 中华按蚊受地理分布气候影
响的同时,由于其成蚊偏好吸嗜牛血、人血,幼虫喜好水
稻田等生态特点,是总体遗传多样性差别不大的主要原因。 单倍型多样性和核苷酸多样性最高的是云龙种群
组云龙,由于云龙的样本数较少(仅 4个样本),分析结果存在一定误差;不考虑云龙遗传多样性的情况下,单
倍型多样性和核苷酸多样性最高的是景洪勐腊种群组景洪勐腊。 景洪勐腊地处西双版纳州,属于热带雨林气
候,相对于云南其他地区,常年气温较高,气候湿润,同时西双版纳州被联合国教科文组织评为“国际生物圈
保护区冶,生态环境良好,这些因素是这一地区的中华按蚊遗传多样性十分丰富的重要因素。 尽管元江元阳
种群组的样本数是最多的,但其单倍型多样性和核苷酸多样性都不是最高,这主要是所处的元江元阳地区,常
年气候干燥,气温较低,四季交替明显,并不利于中华按蚊种群遗传分化。 云南地处边境,常年人口流动大,境
外疟疾的输入,导致中华按蚊的传疟作用尤为突出,所以云南中华按蚊疟疾传播的防治工作一直是难点,掌握
中华按蚊遗传多样性及分化,对中华按蚊及疟疾控制具有重要的作用。
3.2摇 种群遗传结构
本研究基于 mtDNA的 COII序列建树分析显示(图 4),云南中华按蚊各个种群的单倍型呈现出一种混杂
的分布格局,没有检测到与采样点严格对应的分支,没有形成明显的系统地理格局,这与马雅军等研究的结论
一致。 马雅军认为中国的中华按蚊种群的分化与其地理距离或者障碍(地理隔离)没有关系[12],形成这种结
果的原因主要是我国中华按蚊易变的有效种群大小和其他一些因素,比如杀虫剂和对抗疟疾的免疫基因等都
可能影响到种群的分化。 而单倍型网络结构图却显示(图 5),主要以单倍型 H1、H9、H4、H33和 H2为中心呈
星状分布。 尽管大部分种群单倍型没有按采样地形成各自的分支,但元江元阳种群组的单倍型分布存在明显
的地理分布,这说明马雅军的这一观点对云南大部分中华按蚊地理分布相符合,但在个别地区仍有差别。
为了进一步了解其地理格局和种群结构,把 9个采样点的样本按地理分布划分为 5个种群组,AMOVA分
析显示种群组间遗传变异为 12.58%,达到显著水平(P= 0.04888)(表 3),说明地理种群组间具有明显种群遗
传结构。 通过 Nm和 Fst分析表明,云南中华按蚊大部分种群间遗传分化较小,种群间存在广泛的基因交流,
但元江元阳种群组除了和云龙种群组有基因交流外和其他种群间都缺乏明显的交流,和其他种群存在明显分
5545摇 16期 摇 摇 摇 杨飞龙摇 等:云南中华按蚊的遗传变异和种群结构 摇
http: / / www.ecologica.cn
化现象。 从理论上讲中华按蚊体型较小不适宜长距离迁飞,受限于自身的扩散能力,一定程度的隔离即可显
著限制种群的基因交流,从而导致种群间形成明显的遗传分化,但群体分化程度主要是对所在的生态条件相
适应的结果,如果生态条件所产生的环境作用强度和方向大体相同,则各个分布区内的种群在遗传上将难以
形成显著的分化[22]。 同时一些自然因素(如风力,河流流动)和人类活动也可能使远距离的种群间产生基因
交流。 哀牢山是云南南北走向的大山,成为云贵高原和横断山脉两大地貌的分界线,它的出现使云南呈现东
西不同地理气候,西南部地势较低,常年降水较多,气候湿润,而东部高原气候雨水少,干燥,常年平均气温较
低,本次涉及的采样点元江、元阳位于云南中南部紧邻哀牢山南端,导致元江元阳种群组和其他种群组分别处
于两种不同的气候区,同时哀牢山的存在也阻断了元江元阳种群组和其他种群组的基因交流,导致元江元阳
种群组的中华按蚊朝着不同的方向进化,使元江元阳种群组和其他种群组间存在明显遗传差异。 而其他 4 个
种群间遗传分化较小主要是因为他们处于同一气候环境中,加上水稻田是中华按蚊主要的生活环境,而在云
南省水稻田分布广泛,同时现行的水稻杀虫剂也都主要是毒死蜱、敌百虫、敌敌畏等常用杀虫剂,中华按蚊的
生活环境和环境压力大体一致,导致这些地区种群并没有形成明显的分化特征。 同时澜沧江是横跨云南南北
处于云南西部的一条大江,本研究所涉及的采样点除了元江元阳种群组外其他种群都分布在其周围,澜沧江
水流流动在一定程度上也促进了这些地区中华按蚊的基因交流。
3.3摇 种群历史动态
Tajima忆D中性检测值在一定程度内可以反应种群的历史动态,一个负 D 值表明存在净化选择或群体中
有轻微分离的有害突变,也可能是由于群体的扩张引起的。 正 D 值可解释为平衡选择将突变保持在平衡频
率,也有可能是一个群体收缩导致的[23]。 本研究中性检测结果均为负值并且显著,说明整体种群中存在许多
的低频率等位基因突变,歧点分布为明显单峰分布,单倍型网络图反应种群经历过种群扩张,说明云南地区中
华按蚊种群在历史上经历过复杂的种群扩张。 同时从整个种群平均单倍型偏高,但核苷酸多样性偏低来看在
种群发生扩张的初期云南的中华按蚊有效种群规模较小,后来经历了迅速的扩张。
引起种群扩张变化的主要因素是气候变化和地质运动,云南省地质十分复杂,在历史上也发生过多次地
质变迁,特别是元古代的震旦纪到中生代的白垩纪晚期,云南经历了无数次不同的地壳运动,在第三纪始新世
由于一系列的变化,一些类群的重新分布后在新的环境里得到繁衍和发展[24],中华按蚊种群可能在这个时期
在适应了新的环境后发生了迅速扩张事件。 到了第四纪喜马拉雅运动时期,地面大规模隆起,哀牢山的形成,
阻断了元江元阳地区中华按蚊与云南其他地区种群的交流,从而逐渐形成了现在这种分布格局。
参考文献(References):
[ 1 ]摇 Harrison B A, Scanlon J E. The subgenus Anopheles in Thailand (Diptera: Culicidae) . Contributions of the American Entomological Institute,
1975, 12(1): 1鄄307.
[ 2 ] 摇 Tanaka K, Mizusawa K, Saugstad E S. A revision of the adult and larval mosquitoes of Japan (Including the Ryukyu Archipelago and the Ogasawara
Island) and Korea (Diptera: Culicidae) . Contributions of the American Entomological Institute, 1979, 16: 1鄄987.
[ 3 ] 摇 Rueda L M, Iwakami M, O忆guinn M, Mogi M, Prendergast B F, Miyagi I, Toma T, Pecor J S, Wilkerson R C. Habitats and distribution of
Anopheles sinensis and associated Anopheles hyrcanus group in Japan. Journal of the American Mosquito Control Association, 2005, 21 ( 4):
458鄄463.
[ 4 ] 摇 陆宝麟. 中国动物志, 昆虫纲, 第九卷, 双翅目, 蚊科(下). 北京: 科学出版社, 1997: 12鄄38.
[ 5 ] 摇 周水森, 王漪, 房文, 汤林华. 2008年全国疟疾形势. 中国寄生虫学与寄生虫病杂志, 2009, 28(6): 455鄄457.
[ 6 ] 摇 Chow C Y. Bionomics of malaria vectors in the Western Pacific region. Southeast Asian Journal of Tropical Medicine and Public Health, 1970, 1
(1): 40鄄57.
[ 7 ] 摇 Lee W J, Klein T A, Kim H C, Choi Y M, Yoon S H, Chang K S, Chong S T, Lee I Y, Jones J W, Jacobs J S, Sattabongkot J, Park J S.
Anopheles kleini, Anopheles pullus, and Anopheles sinensis: potential vector of Plasmodium vivax in the Republic of Korea. Journal of Medical
Entomology, 2007, 44(6): 1086鄄1090.
[ 8 ] 摇 Ree H I, Hwang U W, Lee I Y, Kim T E. Daily survival and human blood index of Anopheles sinensis, the vector species of malaria in Korea.
Journal of American Mosquito Control Association, 2001, 17(1): 67鄄72.
6545 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 35卷摇
http: / / www.ecologica.cn
[ 9 ]摇 Coleman R E, Kiattibut C, Sattabongkot J, Ryan J, Burkett D A, Kim H C, Klein T A. Evaluation of anopheline mosquitoes (Diptera: Culicidae)
from the republic of Korea for plasmodium vivax circumsporozoite protein. Journal of Medical Entomology, 2002, 39(1): 244鄄247.
[10] 摇 钱会霖, 汤林华, 程义亮, 杨宝金. 中华按蚊为唯一传疟媒介地区疟疾传播潜势的初步估算, 中国寄生虫学与寄生虫病杂志, 1994, 12
(4): 265鄄267.
[11] 摇 Merrell D J. Ecological Genetics. London: Longman, 1981: 453鄄491.
[12] 摇 Ma Y J, Yang M N, Fan Y, Wu J, Ma Y, Xu J N. Population structure of the malaria vector Anopheles sinensis (Diptera: Culicidae) in China:
Two gene pools inferred by Microsatellites. PLoS ONE, 2011, 6(7): e22219.
[13] 摇 董学书,周红宁,龚正达. 云南蚊类志(上卷). 昆明: 云南科技出版社, 2009: 144鄄146。
[14]摇 Joshi D, Park, M H, Saeung A, Choochote W, Min G S. Multiplex assay to identify Korean vectors of malaria. Molecular Ecology Resources,
2010, 10(4): 748鄄750.
[15] 摇 Chen B, Pedro P M, Harbach R E, Somboon P, Walton C, Butlin R K. Mtiochondrial DNA variation in the malaria vector Anopheles minimus
across China, Thailand and Vietnam: evolutionary hypothesis, population structure and population history. Heredity, 2011, 106(2): 241鄄252.
[16] 摇 Tamura K, Peterson D, Peterson N, Stecher G, Nei M, Kumar S. MEGA5: molecular evolutionary genetic analysis using maximum likelihood,
evolutionary distance, and maximum parsimony methods. Molecular Biology and Evolution, 2011, 28(10): 2731鄄2739.
[17] 摇 Librado P, Rozas J. DnaSP v5: a sotfware for comprehensive analysis of DNA polymorphism data. Bioinformatics, 2009, 25(11): 1451鄄1452.
[18] 摇 Nei M. Evolution of human races at the gene level / / Bonne鄄Tamir B, Cohen T, Goodman R M. Human Genetics, part A: The Unfolding Genome.
New York: Alan R. Liss, 1982: 167鄄181.
[19] 摇 Roger A R, Harpending H. Population growth makes waves in the distribution of pairwise genetic differences. Molecular Biology and Evolution,
1992, 9(3): 552鄄269.
[20] 摇 Excoffier L, Laval G, Schneider S. Arlequin ( version 3.0): an integrated software package for population genetics data analysis. Evolutionary
Bioinformatics, 2005, 1: 47鄄50.
[21] 摇 Bandelt H J, Forster P, Rohl A. Median鄄joining network for inferring intraspecific phylogenies. Molecular Biology and Evolution, 1999, 16(1):
37鄄48.
[22] 摇 Kelley S T, Farrell B D, Mitton J B. Effects of specialization on genetic differentiation in sister species of bark beetles. Heredity, 2000, 84(2):
218鄄227.
[23] 摇 梁日霞, 王振营, 何康来, 丛斌, 李菁. 基因线粒体 COII基因序列的双斑长跗萤叶甲中国北方地理种群的遗传多样性研究. 昆虫学报,
2011, 54(7): 828鄄837.
[24] 摇 朱世模, 黄复生. 地质变迁与云南白蚁的变化. 动物学研究, 1989, 10(1): 1鄄8.
7545摇 16期 摇 摇 摇 杨飞龙摇 等:云南中华按蚊的遗传变异和种群结构 摇