全 文 :植物保护学报 Journal of Plant Protection, 2015, 42(6): 970 - 977 DOI: 10 13802 / j. cnki. zwbhxb. 2015 06 016
基金项目:国家公益性行业(农业)科研专项(201303026)
∗通讯作者(Author for correspondence), E⁃mail: bin1956@ 163. com
收稿日期: 2015 - 04 - 12
东北地区亚洲玉米螟不同寄主植物种群
线粒体基因遗传多样性
杨 哲 董 辉 胡志凤 段立佳 于 超 丛 斌∗
(沈阳农业大学植物保护学院, 沈阳 110161)
摘要: 为了解不同寄主植物对亚洲玉米螟 Ostrinia furnacalis (Guenée)寄主专化性及遗传多样性的
影响,以东北地区取食 4 种寄主植物的亚洲玉米螟种群为研究对象,选取其线粒体 CO Ⅰ和 CO Ⅱ
基因作为分子标记,通过序列比对分析,研究了亚洲玉米螟种群间的遗传多样性、基因流水平及分
子变异。 结果显示,亚洲玉米螟线粒体基因具有较丰富的遗传多态性;CO Ⅰ和 CO Ⅱ基因总寄主
植物种群 Fu’s Fs检验结果分别为 - 1 82 和 - 2 04,种群历史呈扩张趋势,基因流 Nm分别为 6 38
和 3 24,说明各种群间基因交流水平较高;遗传变异主要来自于种群内部;亚洲玉米螟的单倍型在
BI树和 NJ树上的分布拓扑结构与寄主植物间无对应关系。 研究表明,取食不同寄主植物的亚洲
玉米螟种群间的遗传多态性较高,基因交流频繁,且尚未发生遗传分化。
关键词: 亚洲玉米螟; 寄主植物种群; 线粒体基因; 遗传多态性; 基因流
Genetic diversity among different host populations of Ostrinia furnacalis
(Guenée) (Lepidoptera: Crambidae) in northeastern China based on
mitochondrial gene sequences
Yang Zhe Dong Hui Hu Zhifeng Duan Lijia Yu Chao Cong Bin∗
(College of Plant Protection, Shenyang Agricultural University, Shenyang 110161, Liaoning Province, China)
Abstract: In order to investigate the genetic differentiation among different host populations of Ostrinia
furnacalis (Guenée), the genetic diversity, gene flow and molecular variance were analyzed among four
kinds of host populations based on mitochondrial CO Ⅰand CO Ⅱgene sequences. The results showed
that high polymorphism was observed among different populations. The Fu’s Fs values of CO Ⅰand CO
Ⅱgenes in all host populations were - 1 82 and - 2 04, which showed that the populations experienced
an expansion, and the Nm values were 6 38 and 3 24, respectively. A high proportion of the total
genetic variance was attributable to variations within populations. The Bayesian inference ( BI )
phylogenetic tree and neighbor⁃joining (NJ) tree showed that haplotypes were distributed, and there was
no correlation between host races and haplotypes. The results indicated that high polymorphic and
extensive gene flow occurred among different host populations of O. furnacalis, and gene differentiation
were not found among the host populations.
Key words: Ostrinia furnacalis ( Guenée ); host plant populations; mitochondrial gene; genetic
polymorphism; gene flow
亚洲玉米螟 Ostrinia furnacalis (Guenée)作为我
国玉米 Zea mays L.生产上的重要害虫,其为害已严
重影响了玉米的优质高产,是玉米生产上亟待解决
的重大问题(王振营等,2000)。 长期以来,对引起
亚洲玉米螟发生为害的外部原因以及开发防治其为
害的技术已有大量的相关研究,并取得了较大的成
就(王振营等,2000)。 但是,随着近年来全球气候
变暖加剧、耕作改制和玉米品种更替等原因,亚洲玉
米螟的为害已呈加重趋势。
亚洲玉米螟寄主植物范围广,在室内条件下能
在 20 种植物上完成生活史(袁志华,2013),除玉米
外,寄主植物还有谷子 Setaria italica (L. ) Beauv. 、
高粱 Sorghum bicolor (L. ) Moench、生姜 Zingiber of⁃
ficinale Roscoe、蓼 Polygonum sp. 和苍耳 Xanthium
sibiricum Patrin ex Widder 等 ( Hoshizaki et al. ,
2008),且亚洲玉米螟对不同寄主植物的取食选择
性存在差异(袁志华等,2013),取食不同寄主植物
后其幼虫历期、蛹期、蛹重、成虫寿命和单雌产卵量
均差异显著(杜益栽,1985;吕仲贤等,1994;1996)。
但这些研究仅针对于亚洲玉米螟实验室种群,而对
其田间寄主植物的种类及其寄主选择规律尚不清
楚,因此,了解亚洲玉米螟田间寄主植物的种类、选
择的规律及其寄主植物种群间的交流,对亚洲玉米
螟的预测预报以及开展其寄主转移规律的研究都具
有重要的指导意义。
一般认为,地理隔离和寄主专化是导致种群遗
传分化的 2 个重要因素。 由于亚洲玉米螟分布范围
广,且寄主植物多,为其遗传分化的出现提供了可
能。 现阶段关于亚洲玉米螟种群遗传结构及分化的
研究多集中在分析不同地理种群间的遗传分化和基
因流等方面(Wang et al. ,1995;毛文富和曹梅讯,
2001;Hoshizaki et al. ,2008),而有关不同寄主植物
种群之间基因交流和遗传多态性的研究还未见报
道。 寄主专化性的产生是导致同域物种出现的重要
方式,而且亚洲玉米螟地理种群间的遗传分化不明
显(孙姗等,2000;刘宁,2003;Li et al. ,2014)。 因
此,研究亚洲玉米螟是否存在寄主专化性和寄主间
种群遗传多样性,是明确其遗传分化及其机制的重
要基础工作。
本研究以亚洲玉米螟线粒体细胞色素氧化酶
CO Ⅰ和 CO Ⅱ基因作为分子标记,分析采自我国东
北地区玉米、苘麻 Abutilon theophrasti、红蓼 Polygo⁃
num orientale和豚草 Ambrosia trifida 共 4 种寄主植
物上亚洲玉米螟种群的遗传多样性,通过比较其种
群遗传变异参数,分析不同寄主植物亚洲玉米螟种
群的遗传分化及基因交流的特点,以期为更有效地
防治该虫提供理论依据。
1 材料与方法
1 1 材料
供试昆虫:亚洲玉米螟越冬幼虫于 2013 年 10
月—2014 年 4 月采自黑龙江绥化、辽宁沈阳、辽宁
海城的玉米、苘麻、红蓼和豚草 4 种寄主植物上。 同
地点同种植物上采集的亚洲玉米螟作为 1 个种群,
每个种群采集 20 头以上,共 8 个种群,分别为绥化
玉米种群(SHYM)、沈阳玉米种群(SYYM)、海城玉
米种群(HCYM)、绥化苘麻种群(SHQM)、沈阳苘麻
种群(SYQM)、海城豚草苘麻种群(HCQM)、海城豚
草种群(HCTC)和沈阳红蓼种群(SYHL)。 采集的
幼虫单头置于培养皿中于室温下饲养,分别饲喂其
对应的寄主植物,4 种寄主植物均采自于沈阳农业
大学试验田,幼虫化蛹羽化后,将单头亚洲玉米螟成
虫置于离心管中, - 80℃保存。
试剂:RNase A、DNA Ladder Marker、蛋白酶 K,
宝生物工程(大连)有限公司;Ex Taq DNA Polymer⁃
ase、TE Buffer,北京康为世纪科技有限公司;Gold⁃
view,北京赛百盛公司。
仪器:S1000TM Thermal cycler PCR扩增仪,美国
Bio⁃Rad公司;DYY⁃6B 型电泳仪,北京市六一仪器
厂;UVI FireReader 凝胶成像系统,英国 Uvitec 公
司;NanoDrop 2000 型超微量分光光度计,美国 Ther⁃
mo Scientific公司。
1 2 方法
1 2 1 基因组 DNA 提取
DNA提取方法参考曹传旺和高彩球(2009)的
SDS⁃蛋白酶 K消化⁃酚 /氯仿抽提法。 将单头亚洲玉
米螟成虫置于离心管中加入 600 μL 裂解液后研磨
虫体至匀浆,58℃金属浴 3 ~ 4 h,依次加入 RNase
A、Tris 饱和酚、氯仿 /异戊醇(24 ∶ 1),分别进行抽
提,待去除 RNA、蛋白质和多糖后,加入 - 20℃预冷
无水乙醇 1 5 mL,沉淀 DNA,加入 70%乙醇清洗,
晾干,加入 30 μL TE Buffer溶解,采用 1%琼脂糖凝
胶电泳检测 DNA 质量,合格后置于 - 20℃保存备
用。 每个种群提取 20 头亚洲玉米螟幼虫。
1 2 2 线粒体 COⅠ、COⅡ基因的 PCR扩增及测序
线粒体 CO Ⅰ、CO Ⅱ基因扩增参照李菁(2010)
的特异性引物,CO Ⅰ基因引物序列为 CO Ⅰ⁃F:5′⁃C
AAGAAGAATCGTTGAAAATGGAGC⁃3′, COⅠ⁃R: 5′⁃
1796 期 杨 哲等: 东北地区亚洲玉米螟不同寄主植物种群线粒体基因遗传多样性
TGGAAGTTCGTTATATGAATGTTCTGC⁃3′; CO Ⅱ基
因引物序列为 CO Ⅱ⁃F:5′⁃CCACCGGCAGAACAT⁃
TCATAT⁃3′, COⅡ⁃R: 5′⁃GACCATTACTTGCTTTCAGT⁃
CATC⁃3′。PCR 反应体系为 40 μL:模板 DNA 2 μL,
上下游引物各 1 6 μL、Es Taq Master Mix 20 μL、加
灭菌双蒸水至 40 μL。 PCR扩增条件:94℃预变性 3
min,94℃ 30 s,58℃退火 1 min,72℃延伸 1 5 min,
共计 35 循环,72℃延伸 10 min。 反应结束后,取 3
μL PCR产物用 1 0%的琼脂糖凝胶电泳检测,并在
凝胶成像系统下观察并拍照记录。 确定成功扩增出
目标片段后,由北京鼎国生物公司对 PCR产物进行
双向测序。
1 2 3 序列整理
应用 MEGA 5 0 对 DNA 序列进行比对及同源
性分析,并在 NCBI网站中进行 BLAST比对,以确认
得到的序列为目标基因,计算所得序列的碱基组成。
利用 DnaSP 5 0(Librado & Rozas,2009)计算单
倍型多样度(haplotype diversity,Hd)、核苷酸多样度
(Pi)、种群间遗传分化程度参数 Fst 和 Gst 值、基因
流 Nm和核苷酸平均差异数(K)(Jukes⁃Cantor)等分
子遗传学参数,并对 mtDNA片段进行 Tajima’s D和
Fu’ s Fs 中性检验 ( Kimura,1983; Tajima,1983 )。
Nm > 1,表明群体间基因流的水平较高,群体间遗传
分化较小;Nm > 4,表明种群间的基因交流就更为充
分,遗传分化更小;Nm < 1,说明群体可能由于遗传
漂变而发生了分化(Boivin et al. ,2004)。
利用邻接法( neighbor⁃joining,NJ)和贝叶斯法
(Bayesian inference,BI)构建系统发育树,估计单倍
型之间的系统发育关系。 NJ 树由 MEGA 5 0 软件
基于 Kimura⁃2⁃Parameter(K2P)模型构建,进化树分
支的置信度采用自展法(bootstrap)重复检测 1 000
次。 BI 树由 MrBayes 3 1 2 软件 ( Huelsenbeek &
Ronquist,2001)构建,使用Modeltest 3 7 对单倍型进
行模型检验,各分支置信度以后验概率来评价。
利用 Arlequin 3 5 软件 ( Excoffier & Lischer,
2010)计算种群间的分化指数(Fst)和分子变异分析
(analysis of molecular variance,AMOVA),采用 Net⁃
work 4 6 程序 ( Bandelt et al. ,1999)基于 Median⁃
joining法构建单倍型之间的中介网络图。
2 结果与分析
2 1 亚洲玉米螟线粒体基因的碱基组成
CO Ⅰ基因经序列拼接和多重序列比对,得到
序列片段长度为 1 018 bp,共观测到 65 个多态位
点,包含 23 个自裔位点,42 个简约信息位点。 发生
转换的位点数为 41 个,发生颠换的位点数为 25 个,
转换 /颠换偏倚率 R 为 1 64。 核苷酸 A、T、C、G 的
平均含量依次为 31 4% 、40 1% 、14 6%和 13 9% ,
(A + T)含量为 71 5% ,表现出明显的碱基偏向性。
CO Ⅱ基因经序列拼接和多重序列比对,得到
序列片段长度为 682 bp,共观测到 26 个多态位点,
包含 11 个自裔位点,15 个简约信息位点。 发生转
换的位点数为 22,发生颠换的位点数为 4 个,转换 /
颠换偏倚率 R 为 5 5。 核苷酸 A、T、C、G 的平均含
量依次为 38 4% 、38 7% 、12 6%和 10 2% ,(A +
T)含量为 77 1% ,表现出明显的碱基偏向性。
2 2 亚洲玉米螟线粒体基因遗传多样性分析
亚洲玉米螟各寄主植物种群线粒体 CO Ⅰ、CO
Ⅱ基因的单倍型多样度和核苷酸多样度都很高,且
各基因总寄主植物种群 Fu’ s Fs 检验结果分别为
- 1 82和 - 2 04,说明亚洲玉米螟的群体趋于扩张;
同一地区的不同寄主植物种群的中性检验结果显
示,各种玉米寄主种群 Fu’ s Fs检验结果均小于 0,
表明玉米种群在历史上经历过种群扩张;除沈阳红
蓼(SYHL)种群外,其它种群的 Tajima’ s D 检验结
果均不显著(表 1)。
2 3 亚洲玉米螟 mtDNA基因单倍型系统发育分析
以台湾稻螟 Chilo auricilius ( Dudgeno) ( NC
24644)和桃蛀螟 Conogethes punctiferalis (Guenée)
(NC021389)为外群,基于邻接法和贝叶斯法分别构
建了线粒体 CO Ⅰ和 CO Ⅱ基因的单倍型系统发育
树。 CO Ⅰ基因共检测出单倍型 Hap1 ~ Hap48,2 种
方法构建的系统发育树结果均相同,所有单倍型均
与外群能明显分开,单倍型分为 2 个分支,一支含有
30 种单倍型,另一支含有 18 种单倍型,置信度和后
验概率分别为 100%和 99% 、0 95 和 0 80;通过分
析单倍型与其对应的寄主植物发现,玉米寄主种群
的全部单倍型均分布在含有 18 种单倍型的分支中,
该分支还包括 2种苘麻寄主种群的特有单倍型,分别
为 Hap26和 Hap31,其它寄主种群的单倍型分布无明
显规律;COⅡ基因共检测出单倍型 Hap1 ~ Hap24,2
种方法构建的系统发育树基本一致,单倍型系统发育
树分成 2个分支,一个分支含有 14 种单倍型,另一支
含有 10种单倍型,通过分析单倍型对应的寄主种群
发现,除 Hap4外,所有玉米寄主种群的单倍型均分布
在含有 14个单倍型的分支中(图 1)。
单倍型网络中介图显示,线粒体 CO Ⅰ和 CO Ⅱ
基因单倍型的分布结果与其系统发育树的单倍型
279 植 物 保 护 学 报 42 卷
表 1 亚洲玉米螟不同寄主植物种群 mtDNA基因遗传多样性分析及中性检验
Table 1 Genetic diversity and neutrality test of mtDNA gene among Ostrinia furnacalis host plant populations
基因
Gene
种群代码
Population
code
单倍型多样度
Haplotype
diversity
核苷酸多样度
Nucleotide
diversity
核苷酸平均差异数
Average number of
nucleotide difference
(K)
中性检验
Neutrality test
and significance
Tajima’s D Fu’s Fs
CO Ⅰ基因 SHYM 0 73 ± 0 11 0 0028 ± 0 0004 2 83 - 0 64 - 1 34
CO Ⅰgene SHQM 0 90 ± 0 05 0 0142 ± 0 0098 14 46 1 78 1 33
SYYM 0 52 ± 0 13 0 0016 ± 0 0004 1 66 - 0 52 - 0 65
SYQM 0 94 ± 0 04 0 0098 ± 0 0028 9 94 - 0 09 0 58
SYHL 0 98 ± 0 05 0 0147 ± 0 0014 14 95 2 21∗ 1 87∗∗
HCYM 0 55 ± 0 12 0 0014 ± 0 0003 1 38 - 0 21 - 0 34
HCQM 0 95 ± 0 04 0 0129 ± 0 0032 13 07 - 0 77 - 0 66
HCTC 0 96 ± 0 03 0 0095 ± 0 0025 9 59 - 0 17 0 40
TOTAL 0 90 ± 0 02 0 0145 ± 0 0004 14 73 0 49 - 1 82
CO Ⅱ基因 SHYM 0 75 ± 0 09 0 0054 ± 0 0013 3 65 - 1 11 - 2 16
CO Ⅱgene SHQM 0 88 ± 0 05 0 0073 ± 0 0007 4 95 0 82 0 93
SYYM 0 58 ± 0 12 0 0033 ± 0 0008 2 23 - 0 42 - 0 71
SYQM 0 83 ± 0 06 0 0046 ± 0 0010 3 14 - 0 52 - 0 22
SYHL 0 86 ± 0 05 0 0079 ± 0 0006 5 39 1 72 1 80∗∗
HCYM 0 36 ± 0 13 0 0028 ± 0 0009 1 87 0 34 1 15
HCQM 0 78 ± 0 10 0 0040 ± 0 0011 2 70 - 1 04 - 0 34
HCTC 0 86 ± 0 06 0 0053 ± 0 0010 3 64 - 0 14 0 26
TOTAL 0 86 ± 0 02 0 0071 ± 0 0002 4 80 - 0 02 - 2 04
SHYM: 绥化玉米种群; SHQM: 绥化苘麻种群; SYYM: 沈阳玉米种群; SYQM: 沈阳苘麻种群; SYHL: 沈阳红蓼种群;
HCYM: 海城玉米种群; HCQM: 海城苘麻种群; HCTC: 海城豚草种群; TOTAL: 全部种群。 表中数据为平均数 ±标准差。
∗、∗∗表示经中性检验在 P < 0 05、P < 0 01 水平差异显著。 SHYM: Population from Zea mays in Suihua; SHQM: population
from Abutilon theophrasti in Suihua; SYYM: population from Zea mays in Shenyang; SYQM: population from Abutilon theophrasti in
Shenyang; SYHL: population from Polygonum orientale in Shenyang; HCYM: population from Zea mays in Haicheng; HCQM: popu⁃
lation from Abutilon theophrasti in Haicheng; HCTC: population from Ambrosia trifida in Haicheng; TOTAL: all population. Data are
mean ± SD. ∗,∗∗ indicate significant difference at P < 0 05 and P < 0 01 levels by neutrality test, respectively.
分布一致,表明亚洲玉米螟种群可以分成 2 个分支,
并且一个分支主要包括玉米寄主种群单倍型,其 CO
Ⅰ基因和 CO Ⅱ基因比例分别为 83 3%和 78 6% ;
另一个分支主要包括苘麻寄主种群单倍型,其 CO
Ⅰ基因和 CO Ⅱ基因比例分别为 67 7%和 90 0%
(图 2)。
2 4 亚洲玉米螟 mtDNA基因遗传分化及变异分析
CO Ⅰ基因总寄主植物种群的 Fst 为 0 398,Gst
为 0 004,基因流 Nm 为 6 38;CO Ⅱ基因总寄主植
物种群的 Fst 为 0 243,Gst 为 0 072,基因流 Nm 为
3 24,表明亚洲玉米螟各种群间的交流水平较高。
沈阳玉米种群( SYYM)和苘麻种群( SYQM)之间,
海城玉米种群(HCYM)和苘麻种群(HCQM)之间的
遗传分化较明显,其它各寄主植物间遗传分化水平
很低,不同地理种群间也具有一定程度的遗传分化
(表 2)。
亚洲玉米螟各种群间的遗传变异差异极显著,
遗传变异主要来自于种群内部,种群间遗传变异水
平很低;不同寄主植物种群间均表现出较低的遗传
分化水平(P > 0 05),各寄主植物种群间的遗传变
异不明显(表 3)。
3 讨论
一个物种对环境变化的适应能力主要取决于其
群体内部的遗传多样性和相应的遗传结构,遗传多
样性越丰富,其适应、生存和进化潜力越大,越利于
其物种的进化和繁衍 (祖元刚等, 1999 )。 李菁
(2010)对我国 31 个亚洲玉米螟地理种群研究发
现,亚洲玉米螟具有丰富的线粒体遗传多样性,本研
究通过分析线粒体 CO Ⅰ、CO Ⅱ基因的单倍型多样
度和核苷酸多样度,表明亚洲玉米螟各寄主植物种
群遗传多样性均较高,说明亚洲玉米螟对不同寄主
3796 期 杨 哲等: 东北地区亚洲玉米螟不同寄主植物种群线粒体基因遗传多样性
图 1 基于邻接法构建的亚洲玉米螟 mtDNA单倍型系统发育树
Fig. 1 Neighbor⁃joining (NJ) trees of mtDNA haplotypes of different Ostrinia furnacalis host populations
a: CO Ⅰ基因 NJ树; b: CO Ⅱ基因 NJ树。 a: Neighbor⁃joining tree of CO Ⅰgene; b: neighbor⁃joining tree of CO Ⅱgene.
图 2 亚洲玉米螟 mtDNA基因单倍型网络图
Fig. 2 Median⁃joining haplotype network of Ostrinia furnacalis based on mtDNA gene
a: CO Ⅰ基因; b: CO Ⅱ基因。 圆面积代表具有相同单倍型的数量, 弧形面积代表各寄主种群在同一单倍型中所占的
比例。 红色: 苘麻种群; 黄色:豚草种群;绿色:玉米种群;蓝色:红蓼种群。 a: CO Ⅰgene; b: CO Ⅱgene. The area of cir⁃
cle represents the number of individuals for each haplotype and the area of coloured segments represents the proportions of different
host populations in the same haplotypes. Red: A. theophrasti population; yellow: A. trifida population; green: Z. mays popula⁃
tion; blue: P. orientale population.
479 植 物 保 护 学 报 42 卷
表 2 基于 mtDNA基因的亚洲玉米螟寄主植物种群间遗传分化 Fst(下三角)和基因流 Nm(上三角)
Table 2 Population pairwise Fst values (below the diagonal) and gene flow (above the diagonal) among
Ostrinia furnacalis host populations based on mtDNA gene
基因
Gene
种群
Population HCTC HCQM HCYM SHQM SHYM SYYM SYQM SYHL
CO Ⅰ HCTC inf 2 716 11 710 2 726 2 396 inf 216 891
HCQM -0 025 2 892 11 904 2 585 2 551 inf inf
HCYM 0 155∗ 0 147∗ 1 349 0 902 145 699 2 077 6 395
SHQM 0 041 0 040 0 270∗ 10 154 1 283 10 436 10 095
SHYM 0 155∗ 0 162∗ 0 357∗ 0 047 0 912 2 630 2 716
SYYM 0 173∗ 0 164∗ 0 003 0 280∗ 0 354∗ 1 892 5 244
SYQM -0 015 - 0 020 0 194∗ 0 046 0 160∗ 0 209∗ 17 218
SYHL 0 002 - 0 000 0 073 0 047 0 155∗ 0 087∗ 0 028
CO Ⅱ HCTC inf 8 548 inf 1 992 1 136 2 086 12 377
HCQM -0 019 6 183 inf 1 391 0 820 1 644 4 573
SHQM 0 055 0 075 7 408 1 338 0 795 12 262 7 450
SYQM -0 023 - 0 034 0 063 1 826 1 061 2 011 9 938
SYYM 0 201∗ 0 264∗ 0 272∗ 0 215 inf 1 090 6 348
HCYM 0 306∗ 0 379∗ 0 386∗ 0 320∗ - 0 002 0 643 2 358
SHYM 0 193∗ 0 233∗ 0 039 0 199∗ 0 315∗ 0 438∗ 3 355
SYHL 0 039 0 099∗ 0 063 0 048 0 073 0 175∗ 0 130∗
SHYM: 绥化玉米种群; SHQM: 绥化苘麻种群; SYYM: 沈阳玉米种群; SYQM: 沈阳苘麻种群; SYHL: 沈阳红蓼种群;
HCYM: 海城玉米种群; HCQM: 海城苘麻种群; HCTC: 海城豚草种群; inf: 无限大; ∗表示经 AMOVA法检验在 P < 0 05 水
平差异显著。 SHYM: Population from Zea mays in Suihua; SHQM: population from Abutilon theophrasti in Suihua; SYYM: popula⁃
tion from Zea mays in Shenyang; SYQM: population from Abutilon theophrasti in Shenyang; SYHL: population from Polygonum orien⁃
tale in Shenyang; HCYM: population from Zea mays in Haicheng; HCQM: population from Abutilon theophrasti in Haicheng; HCTC:
population from Ambrosia trifida in Haicheng; inf: infinite; ∗ indicates significant difference at P < 0 05 level by AMOVA test.
表 3 基于 COⅠ和 COⅡ基因的亚洲玉米螟种群间分子变异分析
Table 3 Analysis of molecular variance within and among populations of Ostrinia furnacalis based on CO Ⅰand CO Ⅱgene
变异来源
Variation
source
CO Ⅰ基因 CO Ⅰgene CO Ⅱ基因 CO Ⅱgene
df
平方和
Sum of
square
方差组分
Variance
component
方差比率
Variance
ratio (% )
固定系数
Fixation
index
df
平方和
Sum of
square
方差组分
Variance
component
方差比率
Variance
ratio (% )
固定系数
Fixation
index
组群间
Among populations
7 10 058 0 056 Va 12 23 FST =0 122 7 12 411 0 075 Va 17 06 FST =0 171
种群内
Within populations
140 56 253 0 402 Vb 87 77 P <0 0001 142 51 876 0 365 Vb 82 94 P <0 0001
寄主间
Among groups
3 3 738 -0 011 Va -2 49 FCT = -0 025
P >0 05
3 5 752 0 007 Va 1 53 FCT =0 015
P >0 05
同一寄主种群内
Among populations
within group
4 6 320 0 065 Vb 14 27 FSC =0 139
P <0 0001
4 6 659 0 070 Vb 15 81 FSC =0 161
P <0 0001
种群内
Within populations
140 56 253 0 402 Vc 88 22 FST =0 118
P <0 0001
142 51 876 0 365 Vc 82 67 FST =0 173
P <0 0001
Va、Vb、Vc表示方差组分的数量; FCT: 种群间变异; FSC: 组内不同种群间变异; FST: 种群内变异。 Va, Vb, Vc represent
that the number of variance component; FCT: variation among groups; FSC: variation among populations within groups; FST: variation
within populations.
5796 期 杨 哲等: 东北地区亚洲玉米螟不同寄主植物种群线粒体基因遗传多样性
植物适应性和进化的潜力较大,本研究与李菁
(2010)观点一致。 本研究还表明,各寄主植物种群
间的多态位点数差异较大,并未呈现出明显的规律,
而且线粒体 CO Ⅰ、CO Ⅱ基因均检测出较多的单倍
型,说明亚洲玉米螟对不同寄主植物环境具有较强
的适应能力和较高的遗传变异潜力。
Tajima’s D检验和 Fu’s Fs 检验是基于种内多
态性的一种中性检验方法,可以反映出物种历史种
群变化动态(Tajima,1989)。 本试验 Fu’ s Fs 检验
结果也表明亚洲玉米螟呈现出种群扩张的趋势,这
与王振营等(2000)观点一致,说明亚洲玉米螟各寄
主种群间存在种群交流现象。 本研究通过分析亚洲
玉米螟线粒体 CO Ⅰ、CO Ⅱ基因的单倍型系统进化
关系发现,单倍型之间和寄主植物间的分布无明显
对应关系,表明亚洲玉米螟寄主植物种群间还未出
现分化,可能由于其生活史的特殊性,亚洲玉米螟并
未出现明显的寄主专化性,各寄主植物间的亚洲玉
米螟种群存在寄主转移现象。
不同寄主植物对昆虫种群的遗传分化影响不
同。 本研究表明,亚洲玉米螟不同寄主植物种群间
遗传分化不显著,而海城和沈阳的玉米和苘麻寄主
植物种群间出现一定程度的差异,但是否存在遗传
分化还需进一步深入研究。 Malausa et al. (2005;
2007)研究发现,在法国北部取食玉米和啤酒花 -
艾蒿的欧洲玉米螟 O. nubilalis种群之间已遗传分化
为 2 种寄主型,而其它地区的各寄主植物种群间未
发现明显的遗传分化。
本试验研究对象仅为亚洲玉米螟越冬种群,而
对田间不同生长期的种群遗传多样性尚未展开研
究,亚洲玉米螟越冬种群和生长期种群差异也尚不
清楚,为了正确评估寄主植物对亚洲玉米螟种群遗
传多样性的影响,应进一步扩大采样范围和样本量,
选取更多的分子标记进行验证,并结合其它生态学
方法,更加全面地了解亚洲玉米螟各地区寄主植物
种群间的关系和遗传机制,为亚洲玉米螟的综合防
治提供指导和帮助。
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(责任编辑:王 璇)
7796 期 杨 哲等: 东北地区亚洲玉米螟不同寄主植物种群线粒体基因遗传多样性