發(fā)布時間：2017-12-09 06:28

  本文關(guān)鍵詞：蠟蚧科昆蟲分子鑒定及其與扁角跳小蜂的協(xié)同系統(tǒng)發(fā)生關(guān)系研究

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【摘要】：蠟蚧科Coccidae (Hemiptera:Coccoidea),也被稱為軟蚧,是蚧總科第三大科,包括169屬1150種。蠟蚧科昆蟲是一類具有嚴重經(jīng)濟危害的害蟲,遍布世界各地,主要危害農(nóng)作物和園林植物。然而,由于它們?nèi)鄙僖鬃R別的形態(tài)特征,軟蚧的鑒定一直相當困難。軟蚧嚴重的經(jīng)濟危害和檢疫上迫切的要求促使需要一種快速而可信的鑒定方法。DNA條形碼(DNA barcoding)技術(shù)成為一個理想的快速準確鑒定軟蚧的工具。在這篇論文中,DNA條形碼技術(shù)被使用來鑒定軟蚧,主要結(jié)果如下。(1)利用線粒體COI序列和核糖體28S序列準確鑒定采集自中國20個不同地點蠟蚧科蠟蚧屬的六種蠟蚧：佛州龜蠟蚧Ceroplastes floridensis Comstock、日本龜蠟蚧C.japonicus Green、角蠟蚧C. ceriferus (Fabricius)、偽角蠟蚧C. pseudoceriferus Green、紅蠟蚧C. rubens Maskell和昆明龜蠟蚧C. kunmingensis (Tang Xie)。低濃度的GC含量被發(fā)現(xiàn)在所有種類的COI數(shù)據(jù)中,平均值為20.4%。種間遺傳距離(K2P)平均值為12.19%,而種內(nèi)的平均差異只有0.42%。在COI鄰接法構(gòu)建的(NJ)樹中,全部112個樣本形成了6個清晰的單系分支。除了兩個近緣種(角蠟蚧和偽角蠟蚧)在一個分枝上,依據(jù)28S數(shù)據(jù)構(gòu)建的NJ樹也展示了幾乎一樣的結(jié)果。(2)從36種常見軟蚧中獲得了340個個體樣本的線粒體COI基因和核糖體28S基因序列。以基于距離的方法Distance-based methods包括Best Match和Automated Barcode Gap Discovery (ABGD)、基于樹的方法tree-based methods、Klee diagrams以及general mixed Yule coalescent (GMYC)評估DNA條形碼的鑒定成功率。Best match法展示了COI基因和28S基因的鑒定成功率分別達到了100%和95.52%。COI和28S基因的平均種間遺傳距離分別為19.81%和20.38%。COI和28S基因的種內(nèi)遺傳距離分別為0.56%和0.07%。對于COl基因,多種方法(ABGD、Klee diagrams和基于樹的方法)的分析結(jié)果與形態(tài)鑒定結(jié)果相同,只有GMYC分析法趨向于分出更多的分子操作分類單元(molecular operational taxonomic units, MOTUs)。此外,基于樹的方法也證實了即使在低的基因變異情況下,28S基因也能用于區(qū)分蠟蚧科物種。(3)大多數(shù)球堅蚧屬Eulecanium Cockerell (Hemiptera:Coccidae)蚧蟲都是危害園林植物和果樹的重要害蟲。兩個形態(tài)相似種(瘤堅大球堅蚧E. giganteum Shinji和皺大球蚧E. kuwanai Kanda)主要分布在中國,這兩個種由于缺少易識別的形態(tài)特征是非常難鑒定的。利用線粒體COI和核糖體28S基因區(qū)分采自中國19個不同地點的這兩個形態(tài)相似種。瘤堅大球堅蚧和皺大球蚧的種內(nèi)K2P遺傳距離分別為0.47%和0.32%,而種間的距離為7.23-8.34%�；�于COl和28S序列構(gòu)建的NJ樹均展示了兩個清晰沒有重疊的分支。同時,Best Close Match分析結(jié)果反應(yīng)了兩個基因都有100%的鑒定成功率。這些研究表明基于線粒體CO1和核糖體28S基因的DNA條形碼技術(shù)能有效的區(qū)分軟蚧,并且為軟蚧的分子鑒定提供了大量實用的例子。尤其在玻片標本缺失的情況下,利用DNA診斷技術(shù)鑒定蚧蟲將是非常有效的。本篇論文也描述了一種利用巢式PCR法快速鑒定無花果蠟蚧C. rusci (Linnaeus)的方法。巢式PCR引物依據(jù)無花果蠟蚧和其它5種蠟蚧COI條形碼區(qū)域設(shè)計。一條200bp條帶從分屬于7個地理種群的96個無花果蠟蚧的樣本中成功擴增,而另5種蠟蚧(角蠟蚧、佛州龜蠟蚧、日本龜蠟蚧、偽角蠟蚧和紅蠟蚧)并未擴增出該條帶。敏感性實驗表明當DNA模板濃度為1.5×10-5ng/ul時診斷條帶仍能被觀察到,而雌成蟲、一齡若蟲和卵的濃度分別為14.7 ng/μl,6.3 ng/μl和3.0ng/μl。研究表明了利用巢式PCR法能快速準確的診斷無花果蠟蚧,并且證實該方法在植物檢疫工作中具有巨大的潛力。大量關(guān)于寄主與寄生物間協(xié)同系統(tǒng)發(fā)生關(guān)系的研究已經(jīng)被報道,但是幾乎沒有相關(guān)報道聚焦于寄生蜂與昆蟲寄主系統(tǒng)。高度的物種分化和寄主專化性經(jīng)常被發(fā)現(xiàn)在扁角跳小蜂Anicetus species中,這暗示著在蚧蟲寄主中也伴隨著物種形成和相互的適應(yīng)。這里,利用基于距離和樹的方法(distance-based和tree-based methods)檢驗扁角跳小蜂-蚧蟲體系的進化歷史�？傆�94只扁角跳小蜂個體(9個種)和113只蚧蟲個體(7個種)采集自中國14個省份。利用線粒體CO1基因和核糖體28S基因的DNA序列構(gòu)建它們的系統(tǒng)發(fā)育樹。基于距離法的分析展示了在扁角跳小蜂及其寄主間存在顯著的擬合。而基于樹結(jié)構(gòu)的方法反應(yīng)了只當寄主轉(zhuǎn)移事件代價值被賦予很高時,才表現(xiàn)出顯著擬合信號,暗示大量分選事件存在于寄主與寄生蜂的系統(tǒng)中。該研究基于大量的寄生蜂的飼養(yǎng),為證實分選事件在該系統(tǒng)中是普遍存在提供了強有力的證據(jù),同時為扁角跳小蜂寄生蚧蟲的物種進化過程提供了新的視野。
【學(xué)位授予單位】：北京林業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：S433

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本文編號：1269426