發(fā)布時間：2020-11-09 12:38

　　 棗食芽象甲Scythropus yasumatsui Kono et Morimoto又名棗飛象,屬鞘翅目象甲科(Coleoptera:Curculionidae),是我國棗樹上一種重要的災害性害蟲。該蟲1977年首次在我國河南新鄭、濮陽等地區(qū)被報道,近幾十年來,受全球氣候變化、棗樹栽培面積增加、人類活動等因素的影響,其種群密度不斷增加,分布區(qū)域逐漸北移,目前已在新疆、寧夏部分地區(qū)發(fā)生,為害程度日趨嚴重。本研究以采自我國5個省份12個地理種群的棗食芽象甲樣本為材料,利用微衛(wèi)星、線粒體基因與核基因分子標記的方法,分析棗食芽象甲不同地理種群的遺傳多樣性和遺傳結(jié)構(gòu),預測棗食芽象甲在我國的適生區(qū)域和適生關(guān)鍵環(huán)境因子,分析棗食芽象甲不同種群的歷史動態(tài),并預測其種群擴散來源及潛在擴散路徑。主要研究結(jié)果如下:一、基于轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)的棗食芽象甲微衛(wèi)星位點篩選利用二代測序技術(shù)對棗食芽象甲成蟲進行轉(zhuǎn)錄組測序,并篩選適用于棗食芽象甲種群遺傳學研究的微衛(wèi)星位點。在棗食芽象甲轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)的171322條Unigene中發(fā)現(xiàn)2613個微衛(wèi)星位點,二核苷酸與三核苷酸重復為主要重復類型,分別占微衛(wèi)星位點總數(shù)的48.22%和46.12%。在二核苷酸重復微衛(wèi)星中,AT/TA為優(yōu)勢重復基元;在三核苷酸重復微衛(wèi)星中,AAT/ATT為優(yōu)勢重復基元類型,且微衛(wèi)星重復單元的重復次數(shù)主要分布在5-12次之間�；�于篩選得到的微衛(wèi)星位點,利用Primer Premier 5設(shè)計出50對微衛(wèi)星引物,最終開發(fā)出16個具有多態(tài)性的微衛(wèi)星位點,可用于棗食芽象甲的種群遺傳多樣性和遺傳結(jié)構(gòu)研究。二、棗食芽象甲線粒體基因組全序列測定與系統(tǒng)發(fā)育研究利用二代測序技術(shù)測定出棗食芽象甲線粒體基因組全序列,序列全長16472bp,DNA為閉合雙鏈,包括13個PCGs基因、22個tRNA基因和2個rRNA基因,另外含有2段較長的非編碼區(qū)。利用13個蛋白質(zhì)編碼基因核苷酸序列建立貝葉斯系統(tǒng)發(fā)育樹,明確棗食芽象甲與其它近緣的7個亞科12個物種的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系,結(jié)果表明棗食芽象甲與同屬于粗喙象亞科Entiminae的大灰象甲親緣關(guān)系最近。三、基于微衛(wèi)星的棗食芽象甲種群遺傳多樣性與遺傳結(jié)構(gòu)研究利用8個微衛(wèi)星位點對我國5個省份(山西、陜西、寧夏、河北和河南)12個地理種群的371頭棗食芽象甲樣本進行種群遺傳多樣性和遺傳結(jié)構(gòu)分析。結(jié)果表明我國棗食芽象甲種群具有較高的遺傳多樣性,各位點的有效等位基因數(shù)(N_e)為2.113~8.016,等位基因豐富度(A_r)為2.648~5.665,多態(tài)信息含量(PIC)為0.561~0.908,期望雜合度(H_e)為0.476~0.865;種群間遺傳分化系數(shù)(F_(st))平均值為0.151;基因流(N_m)平均值為1.594。基于UPGMA和NJ系統(tǒng)進化樹、主成分分析與STRUCTURE分析3種方法均支持將12個地理種群分為3組,組1包括陜西神木、陜西佳縣、陜西清澗、陜西延川、山西臨縣、山西柳林與山西永和種群,組2包括河北滄縣與河南新鄭種群,組3包括陜西閻良、河南靈寶與寧夏同心種群。各組之間受太行山脈、黃土高原等地理隔離的影響,存在明顯的遺傳結(jié)構(gòu)。其中組1這7個種群間的N_m平均值為6.258,表明它們具有高度的基因交流。Mantel檢驗結(jié)果表明,棗食芽象甲各種群間的遺傳距離與地理距離之間呈顯著正相關(guān)關(guān)系。四、基于線粒體與核基因的棗食芽象甲種群遺傳多樣性與遺傳結(jié)構(gòu)研究利用線粒體(COI、COII和Cytb)和核基因(ITS1和ITS2)分子標記分析9個地理種群的棗食芽象甲樣本的遺傳多樣性,計算得出各種群的線粒體單倍型多樣性平均值為0.527,核苷酸多樣性平均值為0.0018;ITS序列單倍型多樣性平均值為0.318,核苷酸多樣性平均值為0.0005,單倍型多樣性高(H_d0.5),核苷酸多樣性低(π0.005)的特征表明棗食芽象甲為古老群體,可能在第四紀冰期時曾經(jīng)歷過瓶頸效應�；�于單倍型數(shù)據(jù),通過系統(tǒng)進化樹、鄰接網(wǎng)絡(luò)圖和BAPS 3種方法分析棗食芽象甲種群的遺傳結(jié)構(gòu),結(jié)果表明,棗食芽象甲各種群間形成了明顯的系統(tǒng)地理結(jié)構(gòu)。線粒體單倍型支持將棗食芽象甲9個地理種群分為5個分支,而ITS單倍型結(jié)果與微衛(wèi)星相同,支持將不同種群分為3個分支。各地理種群的遺傳分化與基因流分析結(jié)果表明,陜西和山西黃河谷地區(qū)域的各種群間不存在遺傳分化,黃河沒有成為種群間基因交流的地理障礙,這與微衛(wèi)星的研究結(jié)果相同。五、棗食芽象甲在我國的適生性與適生環(huán)境因子分析利用MaxEnt生態(tài)位模型,結(jié)合棗食芽象甲在我國的分布區(qū)域,以及末次間冰期(LIG)、末次盛冰期(LGM)、現(xiàn)代和未來4個時期的Worldclim全球氣象環(huán)境數(shù)據(jù),預測棗食芽象甲在我國不同歷史時期的潛在適生區(qū),并預測出末次盛冰期前后的太行山脈東部華北平原地區(qū)、陜西渭河谷地和山西汾河谷地這3個區(qū)域始終為棗食芽象甲的適生區(qū)域,推測這些區(qū)域可能為棗食芽象甲在第四紀冰期的避難所。利用2070年的氣候環(huán)境因子進行棗食芽象甲的適生性分析表明該蟲的適生區(qū)域有在未來繼續(xù)北移的趨勢,內(nèi)蒙、遼寧、新疆、甘肅和寧夏等地都將成為棗食芽象甲的適生區(qū)。通過Jackknife分析法得出影響棗食芽象甲分布最重要的環(huán)境因子是溫度,冬夏溫差較大且氣候干燥的環(huán)境條件最適宜棗食芽象甲的發(fā)生。六、棗食芽象甲種群歷史動態(tài)及擴散路徑分析利用BEAST估算出棗食芽象甲種群的最初分歧時間在2.54 Ma(百萬年)左右,錯配分布分析和中性檢驗結(jié)果表明,棗食芽象甲有5個地理種群的錯配分布為單峰模式,Tajima′s D和Fu′s Fs中性檢驗值在這幾個種群達到顯著水平(P0.05),證明棗食芽象甲曾經(jīng)歷過種群擴張,擴張時間從末次間冰期開始,到末次冰期后結(jié)束(0.012-0.15 Ma),貝葉斯天際線分析(BSP)也得到相似的結(jié)論。使用Migrate-n對種群間的歷史遷移率進行分析,推測出可能的擴散起源地有2個:山西呂梁和河南靈寶,目前已擴散至河北滄縣、陜西榆林和寧夏同心等種群所在地區(qū)。使用ArcGIS的SDMtoolbox工具中的最低成本路徑法(LCP),結(jié)合棗食芽象甲分子標記數(shù)據(jù)和地理分布數(shù)據(jù),預測棗食芽象甲在我國的潛在擴散路徑。結(jié)果表明,黃河中下游谷地區(qū)域是棗食芽象甲種群最可能的擴散通道。本研究為闡明我國棗食芽象甲的種群遺傳結(jié)構(gòu),了解其在我國的分布和擴散趨勢提供了理論依據(jù),為揭示其成災規(guī)律和制定綜合防治策略提供了重要參考,同時也為研究其對環(huán)境、寄主及人類活動的適應性和進化機制提供了幫助。
【學位單位】：西北農(nóng)林科技大學
【學位級別】：博士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：S436.65
【部分圖文】：

食芽象甲成蟲體長 4.0~4.7mm，體壁褐色，頭黑色，觸角和足紅褐色，密褐色鱗片，腹部和足覆有灰色略帶銅色的鱗片。頭寬大于長，喙寬略大于長的 1.5 倍，比喙背面略寬。前胸寬與長之比約為 3:2，鞘翅長與寬之比質(zhì)，會飛，具有假死性。雌蟲體型略大于成蟲，雌蟲肛門小而扁，雄蟲肛長橢圓形，初產(chǎn)時為乳白色，后變?yōu)樽厣�；幼蟲體長 5mm 左右，乳白色長約 4 mm，灰白色（高犁牛等 1977; 楊星科 2018）。食芽象甲在我國每年發(fā)生 1 代，是棗樹上出現(xiàn)最早的害蟲。該蟲以幼蟲在，每年 4 月上旬當各地氣溫達到 10℃以上時，成蟲羽化出土危害。4 月上旬為該蟲發(fā)生高峰期，成蟲上樹啃食棗芽和嫩葉，嚴重時可將嫩芽全 1-1），造成棗樹二次萌芽并延遲開花，導致紅棗大幅減產(chǎn)及品質(zhì)下降，生產(chǎn)造成巨大經(jīng)濟損失(杜仙當 2007)。該蟲除了為害棗樹外，還為害核、蘋果、梨、棉、大豆、玉米等多種作物(王妍妍等 2011)。因此，國家省林業(yè)局分別在 2013 年（http://www.forestry.gov.cn/ portal/main/s/3600/c3.html）和 2018 年（http://www.sxsfz.cn/detail. php?id=8822）將其列入林單。

圖 2-1 棗食芽象甲轉(zhuǎn)錄組中 Unigene 序列分布Fig. 2-1 Distribution of Unigenes in Scythropus yasumatsui transcriptome 微衛(wèi)星位點在轉(zhuǎn)錄組中的分布特征芽象甲轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)共 171322 個 Unigene，在其中 2527 個 Unigene 序列13 個微衛(wèi)星位點。在含有微衛(wèi)星位點的 Unigene 中，2448 個 Unigene 星位點，剩余 79 個 Unigene 包含 2 個及以上的微衛(wèi)星位點。微衛(wèi)星位點 2613/171233×100%=1.53%。其中完美型和復合型微衛(wèi)星位點分別為 2分別占微衛(wèi)星位點總數(shù)的 97.8%和 2.2%。2613 個微衛(wèi)星位點中，具有二、三、四、五和六核苷酸重復的微衛(wèi)星位 個、1205 個、134 個、12 個和 2 個，分別占微衛(wèi)星位點總數(shù)的 48.22%、40.46%和 0.08%（表 2-1），說明二核苷酸和三核苷酸重復為棗食芽象甲星位點的主要重復類型。通過對轉(zhuǎn)錄組中微衛(wèi)星不同重復基元的重復次二、三、四、五和六核苷酸重復基元的最多重復次數(shù)分別為 12 次、11 次 6 次，它們的核心重復次數(shù)分別為 6-12 次、5-11 次，5-7 次、5 次和

第二章 基于轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)的棗食芽象甲微衛(wèi)星位點信息分析2.2.3 微衛(wèi)星引物 PCR 擴增以 2.1.6 中提取的陜西佳縣地區(qū)單頭棗食芽象甲成蟲基因組 DNA 為模板，利用Primer Premier 5 軟件設(shè)計的 50 對引物進行 PCR 擴增。擴增結(jié)果如圖 2-2 所示。這 50對引物中有 19 對引物能穩(wěn)定擴增得到與目的片段長度接近的條帶，剩余 31 對引物無法擴增出目的條帶或者擴增條件不穩(wěn)定，在某些樣本中無法擴增。
【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 王晶玲;洪波;陳志杰;廉振民;張淑蓮;李英梅;張鋒;;食芽象甲對不同品種棗樹植物揮發(fā)物的嗅覺反應[J];環(huán)境昆蟲學報;2017年06期

2 馮東旭;;河北黃驊棗樹食芽象甲的發(fā)生和防治[J];果樹實用技術(shù)與信息;2017年05期

3 閻雄飛;李剛;劉永華;賀英;王敬輝;;棗食芽象甲越冬幼蟲空間分布型和抽樣技術(shù)研究[J];中國農(nóng)學通報;2014年31期

4 劉釗;;棗食芽象甲綜合防治試驗研究[J];現(xiàn)代農(nóng)村科技;2010年03期

5 任登州;齊向英;;陜北地區(qū)棗食芽象甲防治初探[J];河北農(nóng)業(yè)科學;2009年06期

6 宋宏偉,宋小菊,劉俊磊,孫文奇,荊治中;幾種殺蟲劑防治棗尺蠖、棗食芽象甲效果[J];農(nóng)藥;1999年11期

7 王守平;氰戊菊酯防治棗食芽象甲[J];植物保護;1988年05期

8 閻雄飛;李善才;;棗食芽象甲對不同品種棗樹揮發(fā)物氣味行為反應[J];中國農(nóng)學通報;2012年22期

9 高書英;徐和平;付世猛;尹兆芳;;新發(fā)展棗區(qū)食芽象甲的防治試驗[J];河北林業(yè);2005年02期

10 張鋒;洪波;李英梅;劉晨;;棗食芽象甲測報與防治[J];西北園藝(果樹);2016年05期

相關(guān)博士學位論文 前1條

1 洪波;我國棗食芽象甲種群遺傳結(jié)構(gòu)、適生性及種群歷史動態(tài)研究[D];西北農(nóng)林科技大學;2019年

相關(guān)碩士學位論文 前1條

1 高永強;酸棗昆蟲群落多樣性分析及主要害蟲防治技術(shù)研究[D];西北農(nóng)林科技大學;2010年

本文編號：2876443