基于微衛(wèi)星DNA標(biāo)記的馬鈴薯桃蚜不同種群遺傳分化研究.pdf

1、馬鈴薯（Solanum tuberosum L.）是世界上僅次于水稻、小麥、玉米的第四大糧食作物，也是重要的飼料作物和工業(yè)原料。我國(guó)是世界上最大的馬鈴薯生產(chǎn)國(guó)，馬鈴薯生產(chǎn)關(guān)系到我國(guó)甚至世界的糧食安全問(wèn)題。蚜蟲(chóng)（Aphids）是馬鈴薯生產(chǎn)中重要的傳毒介體昆蟲(chóng)和遷飛性害蟲(chóng)，具有寄主雜、分布廣、種類多的特點(diǎn)，不僅直接刺吸馬鈴薯汁液，而且傳播多種病毒病，造成植株生長(zhǎng)發(fā)育不良、產(chǎn)量和品質(zhì)下降、品種退化等諸多問(wèn)題，有效防治蚜蟲(chóng)是馬鈴薯生產(chǎn)和脫毒種薯

2、繁育的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。受長(zhǎng)期的特定環(huán)境條件脅迫和寄主選擇壓力的雙重影響，導(dǎo)致蚜蟲(chóng)不同地理種群、不同寄主種群間產(chǎn)生遺傳分化，從而形成新的適應(yīng)性種群，然而蚜蟲(chóng)的遷飛行為又在一定程度上增強(qiáng)了種群間的基因交流，降低種群間的遺傳分化。深入研究馬鈴薯蚜蟲(chóng)優(yōu)勢(shì)種群遺傳結(jié)構(gòu)和種群間生殖隔離、基因交流等問(wèn)題，有利于從根本上了解馬鈴薯蚜蟲(chóng)的適應(yīng)機(jī)制和成災(zāi)機(jī)理，從而為準(zhǔn)確把握其發(fā)生規(guī)律并進(jìn)行有效防治提供依據(jù)。本研究應(yīng)用微衛(wèi)星分子標(biāo)記技術(shù)對(duì)不同寄主、不同地理馬鈴薯優(yōu)

3、勢(shì)種群-桃蚜的遺傳多樣性進(jìn)行了研究，旨在對(duì)不同種群桃蚜相似性進(jìn)行比較，了解不同寄主間、地區(qū)間的基因交流，分析可能的遷飛路線，判斷可能的蟲(chóng)源地和遷入地，為馬鈴薯蚜蟲(chóng)區(qū)域性成災(zāi)調(diào)控和治理提供理論基礎(chǔ)。取得的主要研究結(jié)果如下：
　　 1.對(duì)甘肅天水、定西、張掖三地馬鈴薯蚜蟲(chóng)形態(tài)學(xué)鑒定表明：甘肅省馬鈴薯田間遷飛蚜蟲(chóng)的主要種類有桃蚜、棉蚜、甘藍(lán)蚜、蘿卜蚜、豆蚜和長(zhǎng)管蚜6種蚜蟲(chóng)，桃蚜是甘肅省馬鈴薯蚜蟲(chóng)優(yōu)勢(shì)蚜蟲(chóng)種類，發(fā)生量占到田間總蚜量的53

4、.3％，是馬鈴薯病毒病的主要傳毒介體。
　　 2.針對(duì)蚜蟲(chóng)體型微小、體表有外骨骼的特點(diǎn)，采用改進(jìn)的醋酸鉀法（KAC）提取單頭蚜蟲(chóng)基因組DNA，并進(jìn)行了優(yōu)化：在常溫下直接用滅菌的一次性牙簽破碎細(xì)胞，不易造成交叉污染；提取勻漿液時(shí)加入蛋白酶K、延長(zhǎng)水浴時(shí)間可以促進(jìn)蚜蟲(chóng)組織徹底消化和促進(jìn)RNA分解；取消了平衡酚和氯仿抽提，延長(zhǎng)DNA沉淀的時(shí)間，提高了DNA得率。本方法操作簡(jiǎn)單，對(duì)試劑和設(shè)備要求不高，解決了單頭蚜蟲(chóng)DNA提取難、不穩(wěn)定的

5、問(wèn)題，是一種較為理想的提取蚜蟲(chóng)DNA方法。
　　 3.通過(guò)對(duì)不同濃度mg2+、引物、dNTP、Taq聚合酶、模板DNA對(duì)SSR-PCR擴(kuò)增影響的實(shí)驗(yàn)研究，篩選得到各組分的適宜濃度，建立了桃蚜SSR反應(yīng)體系：在20μL的反應(yīng)體系中，Mg2+濃度為1.5mM，dNTP為0.25mM，Taq酶為1.0U/μL，模板DNA為40ng/μL，引物為25ng/μL，為進(jìn)行桃蚜種群遺傳分化的研究奠定基礎(chǔ)。
　　 4.從46個(gè)微衛(wèi)星引物

6、中篩選出14對(duì)多態(tài)性較高的微衛(wèi)星引物，對(duì)桃蚜5種不同寄主植物桃、煙草、甘藍(lán)、辣椒和馬鈴薯上的桃蚜種群的遺傳關(guān)系進(jìn)行了多態(tài)性分析，結(jié)果表明:14對(duì)SSR引物共擴(kuò)增出70條多態(tài)性條帶，多態(tài)位點(diǎn)比率達(dá)到98.59％，DNA片段分子量大小在70～300bp之間。馬鈴薯桃蚜種群的多態(tài)位點(diǎn)最多，為29個(gè)，甘藍(lán)的多態(tài)位點(diǎn)最少，為6個(gè)。各寄主桃蚜種群的Shannon多樣性指數(shù)0.5382，Nei’s指數(shù)0.3631，基因流Nm為0.1343，多樣性的變

7、化趨勢(shì)為：馬鈴薯桃蚜種群>桃樹(shù)桃蚜種群>煙草桃蚜種群>辣椒桃蚜種群>甘藍(lán)桃蚜種群。桃蚜寄主種群遺傳變異主要存在于種群內(nèi)。UPGMA聚類結(jié)果表明，桃蚜在茄科的煙草和辣椒上的種群親緣關(guān)系最近，與馬鈴薯桃蚜種群的親緣關(guān)系最遠(yuǎn)，預(yù)示著桃蚜正朝著遠(yuǎn)離煙草和辣椒種群的方向進(jìn)化。
　　 5.應(yīng)用7對(duì)具有高度多態(tài)性微衛(wèi)星引物，對(duì)來(lái)自甘肅省張掖、武威、酒泉、蘭州、臨洮、臨夏、定西、漳縣、渭源、岷縣、天水、武都、慶陽(yáng)13個(gè)桃蚜地理種群進(jìn)行了遺傳多樣

8、性分析，結(jié)果表明，7對(duì)SSR引物在468個(gè)桃蚜個(gè)體基因組中共檢測(cè)到43個(gè)多態(tài)性位點(diǎn)，多態(tài)性條帶百分率為95.56％。13個(gè)馬鈴薯桃蚜地理種群觀察等位基因數(shù)為1.3333，有效等位基因數(shù)為1.2293，Nei's（1973）基因多樣性指數(shù)為0.1311，Shannon指數(shù)為0.1898，多態(tài)位點(diǎn)百分率為33.33％，基因流.Nm為0.3027。臨夏種群和臨洮種群的遺傳多樣性較高，漳縣種群最低。張掖和武威種群間的遺傳距離最??；張掖和慶陽(yáng)種群

9、間的遺傳距離最大。分子方差分析表明，遺傳變異的81.03％來(lái)自于種群內(nèi)部。Mantel檢測(cè)結(jié)果表明，種群間的遺傳距離和地理距離、海拔差距無(wú)顯著相關(guān)性。
　　 6.聚類分析表明，馬鈴薯桃蚜在甘肅省分為河西和河?xùn)|（以黃河為界）兩個(gè)大的類群，河西類群中主要包括張掖、酒泉、武威和蘭州種群，河?xùn)|種群中定西、慶陽(yáng)、會(huì)川種群聚為位于甘肅中東部的一支；天水、武都、岷縣聚為位于甘肅東南部的一支；漳縣種群、臨洮種群和臨夏種群則各自成為一支。進(jìn)一步的

10、分析表明，甘肅中部馬鈴薯優(yōu)勢(shì)區(qū)桃蚜來(lái)源主要有兩個(gè)自然擴(kuò)散途徑，一是由位于甘肅東邊的慶陽(yáng)等地傳入到定西，然后向西南部擴(kuò)散；另一個(gè)則是由東南部的天水等地傳入，逐漸向西南部擴(kuò)散，前者的相關(guān)性較后者明顯，據(jù)此推斷：陜北、隴東是隴中馬鈴薯桃蚜主要蟲(chóng)源地，而隴南是次要蟲(chóng)源地，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)上述地區(qū)桃蚜的監(jiān)測(cè)和治理，降低蟲(chóng)源基數(shù)和遷入量。
　　 本研究將微觀的分子遺傳學(xué)和宏觀的昆蟲(chóng)形態(tài)學(xué)、生態(tài)學(xué)有機(jī)的聯(lián)系在一起，這對(duì)于從理論上進(jìn)一步揭示馬鈴薯桃蚜災(zāi)