斜纹夜蛾诱集种群动态及不同地理种群遗传结构分析的研究

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斜纹夜蛾(Spodoptera litura)是一种世界性分布的多食性重要害虫,自从1775年在印度有斜纹夜蛾的记录以来,该虫一直是蔬菜、烟草、大豆、棉花等经济作物上的重要害虫。该虫在我国的云南、广西、广东、海南、福建和台湾等地一年可以发生8-9代,世代重叠,部分地区甚至全年可见;长江流域一般发生5-6代,其中以4-5代危害较重;而在黄河流域则每年发生4-5代,其中以7-9月份发生严重。迁飞行为是昆虫在长期进化过程中形成的一种趋避不适生存环境的选择策略,常会造成异地突然爆发成灾,给当地农业生产带来灾难性损失。因此,开展斜纹夜蛾的迁飞行为学研究,有助于了解该害虫的成灾规律,为进一步准确预测预报、大面积综合治理提供理论基础。本研究从宏观和微观两方面,对斜纹夜蛾的迁飞情况进行了比较系统的研究。宏观方面,利用高空探照灯诱集了武汉、廊坊和长岛三地的斜纹夜蛾,统计了三地诱集种群的季节性数量动态、雌雄性比,确定了雌蛾的卵巢发育级别和交配率,进一步检测了雌蛾体内的保幼激素含量。而微观方面,则利用微卫星和AFLP分子标记技术研究了辽宁沈阳、湖北武汉、缅甸Hlegu Twonship等18个不同地理种群间的种群分化及遗传多样性。主要研究结果如下:1.斜纹夜蛾高空诱集数量及其卵巢发育动态。武汉地区斜纹夜蛾在5月中旬就可以诱到,但是数量不多,在8月中旬到8月底出现第一个高峰,出现9月中旬到9月底第二个高峰,之后斜纹夜蛾数量开始下降。而廊坊和长岛城岛的斜纹夜蛾7月中旬才出现,诱集的成虫高峰主要集中在8月底到9月中下旬,到10月份成虫量显著减少。从三地诱虫的性比来看,雄蛾数量多于雌蛾。卵巢发育级别显示武汉地区8月份之前的雌蛾卵巢级别以2级以上为主,1级的卵巢级别比例较低,表明这几个月雌蛾到达武汉时雌蛾已达性成熟;而从8月份开始,1级的卵巢级别比例开始上升,到10月份时该比例达到50%,这说明在10月份武汉地区外迁的斜纹夜蛾数量较多。廊坊地区8月份诱集的斜纹夜蛾雌蛾卵巢级别均在2级以上,说明几乎是迁入的性成熟个体,9月份的个体中出现1级水平卵巢,10月份1级水平卵巢比例达到40%,说明迁出个体数量较多。而长岛8月和9月的雌蛾卵巢级别均在2级以上,说明这里的雌蛾均属于迁飞路过,性发育成熟。5-10月份武汉诱集的斜纹夜蛾雌蛾交配率是从高到低下降的,说明迁入雌蛾的交配率较高,而到10月以迁出雌蛾居多,因此交配率也明显下降。长岛诱集的斜纹夜蛾雌蛾交配率也体现出交配率下降的趋势;但是廊坊的雌蛾交配率并没有表现出非常明显的变化趋势。2.迁飞中的斜纹夜蛾保幼激素滴度动态。室内不同日龄斜纹夜蛾雌雄成虫的保幼激素滴度水平测定显示,刚羽化的雌成虫,保幼激素含量水平相对较低,随后在3天内,保幼激素水平快速上升,3日龄时体内JH滴度水平达到峰值,随后(3-9日龄)逐渐下降,而雄成虫的保幼激素含量的变化相对比较平稳。武汉2009-2011年年度间斜纹夜蛾雌成虫保幼激素的季节变化规律均是从初夏到秋季,雌蛾保幼激素的含量整体呈下降趋势。而廊坊和长岛诱集的斜纹夜蛾体内的保幼激素含量年变化趋势比较平缓,没有明显的降低,甚至长岛种群的保幼激素含量年变化趋势稍微有些上升,且这两个地方诱集种群的保幼激素平均含量要低于武汉的平均值。3.基于微卫星分子标记的斜纹夜蛾种群遗传结构分析。建立了适合斜纹夜蛾种群分子遗传学分析的微卫星体系,选用9个微卫星座位进行PCR扩增并应用Gene Scan测序技术测定了各位点片段的长度多态性。在18个不同地理种群中,共发现了162个等位基因,不同的微卫星位点观测等位基因数Na从5到34不等,有效等位基因数Ne变化范围为1.23-9.16,平均Shannon信息指数I为1.6,观测杂合度Ho在0.18到0.98之间变化,期望杂合度He在0.19-0.89之间的范围,平均期望杂合度HE的分布范围在0.17-0.86之间。9个微卫星位点的平均等位基因丰富度AR为3.93,平均多态信息含量PIC为0.64。斜纹夜蛾群体内9个微卫星位点的观测等位基因数、等位基因丰富度和平均观测杂合度普遍比较高,说明斜纹夜蛾群体内遗传多样性非常丰富。9个微卫星位点的种群内平均近交系数Fis在-0.115~0.154之间;各种群9个位点的平均近交系数Fis为0.056。显示斜纹夜蛾所有种群内9个微卫星位点的平均Fis为0.04,平均Fit为0.08,平均Fst为0.05,总群体基因流平均为5。种群两两之间的FST大部分小于0.05,一小部分在0.05~0.15之间。说明大部分种群无分化,个别种群中度分化,而且遗传分化主要发生在个体之间,群体之间则相对较低。同时从六个位点(CWM-1、CWM-2、CWM-3、CWM-4、CWM-5、CWM-8)的基因流数目(N_m>4)可以看出不同种群之间的基因交流比较充分。4.不同地区斜纹夜蛾种群遗传多样性的AFLP分析。64对引物组合中筛选出的6对引物对17个种群共408个个体进行AFLP分析,共得到157个多态性位点,总的多态性位点百分率(PPB)为100%。17个种群的Nei’s基因多样性变化范围在0.18-0.3114,总体Nei’s基因多样性明显高于各群体,为0.3591。Shannon’s指数的变化范围在0.2559-0.4438之间,总群体为0.5407。利用两种分子标记分析的斜纹夜蛾各种群间的遗传相似度和遗传距离基本相吻合,但是遗传相似性最高和相似性最低的种群并不一致。此外,斜纹夜蛾地理种群间的遗传距离与地理距离之间具有较低的相关性。因此,系统发育树聚合后,并未表现出明显的地域性,而且依据两种标记所做的发育树也有一定的差异,但是大致可以分为两支,一支是沿海走向,一支是沿华北-巫山-横断山一线走向。
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