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玉米螟种团(Ostrinia nubilalis species group)隶属于鳞翅目Lepidoptera、草螟科Crambidae、野螟亚科Pyraustinae,分布在世界各大动物地理区。目前已报道有10种23亚种,中国已知的有10种11亚种,其中亚洲玉米螟O.furnacalis(Guenée,1854)和欧洲玉米螟O.nubilalis(Hübner,1796)是2种重要的农业害虫。然而,长期以来就该种团物种界定这一问题的研究都不够深入,导致近缘种的物种鉴定至今仍很困难,部分单元的分类地位及种间的系统发育关系甚至分类系统也备受质疑和争议,严重制约了分类与害虫防治等研究工作的进展。 本研究在前人研究的基础之上,应用几何形态测量学、分子系统学与比较线粒体基因组学等方法对玉米螟种团内的4个种进行了物种界定研究,主要研究结果如下: 1、对3种(亚洲玉米螟、欧洲玉米螟与豆秆野螟)共113头样本的雄性外生殖器(爪形突、抱器瓣、抱器腹、阳茎等10个特征)进行了测量。利用R软件对形态特征测量数据进行主成分分析与Fisher判别分析,结果表明依据雄性外生殖器10个形态特征并不能将这3种有效的区分开。 2、对该种团2个亚种团的4种(亚洲玉米螟、欧洲玉米螟、豆秆野螟与刺菜秆野螟)114头样本的CO(Ⅰ)、CO(Ⅱ)、Cytb、CAD、RpS5、EF-1a和Wingless7个基因序列进行了测定、分析,选取与内群关系较近姊妹种虎杖螟为外群进行了系统发育研究,结果表明: (1)7个基因序列片段长度分别为CO(Ⅰ)655bp、CO(Ⅱ)739bp、Cytb429bp、CAD599bp、RpS5610bp、EF-1a642bp,Wingless392bp,其中CO(Ⅰ)、CO(Ⅱ)、Cytb和CAD这4个基因序列的A+T含量明显比G+C的高(CO(Ⅰ),70.6%;CO(Ⅱ),76.8%;Cytb,74.9%;CAD,62.5%)。 (2)基于新疆4地(伊宁YN、霍城HC、新源XY、玛纳斯MNS)70头样本7个基因序列数据对亚、欧2种玉米螟的种群遗传分化进行了研究,结果表明4个地理种群间遗传分化水平相对较低,多数群体对的遗传分化系数Fst小于0.05,但是在HC和YN以及HC和MNS之间的遗传分化程度很大(0.15<Fst<0.25)。4个群体间的基因流水平均较高Nm>1。新疆4地亚洲玉米螟与欧洲玉米螟间的基因流水平较低(Nm<0.25),包括YN、XY、HC等3个同域发生地区。 (3)对新疆4地亚、欧2种玉米螟进行系统发育分析,结果表明,基于7个基因联合数据集构建的ML和BI树的拓扑结构一致,且支持率也高于3个线粒体基因联合、4个核基因联合数据集构建的系统发育树的支持率。欧洲玉米螟单独聚为一枝,明显的与亚洲玉米螟区分开,基于此认为多基因联合对亚、欧2种玉米螟的物种界定较利用单个分子标记更加准确可靠。 (4)基于线粒体基因联合核基因数据集对亚洲玉米螟、欧洲玉米螟、豆秆野螟和刺菜秆野螟进行系统发育分析,结果表明欧洲玉米螟、豆秆野螟和刺菜秆野螟均能与亚洲玉米螟明显区分开,但欧洲玉米螟、豆秆野螟和刺菜秆野螟这3个种聚为一枝,均未形成明显的单系分枝,没有很好地区分开。因此,利用7个基因联合数据集对欧洲玉米螟、豆秆野螟和刺菜秆野螟这3个种的物种界定效果并不理想。 3、对4种(亚洲玉米螟、欧洲玉米螟、豆秆野螟与刺菜秆野螟)进行高通量测序,拼接与注释后获得完整的线粒体基因组序列。应用比较线粒体基因学分析,结果表明: (1)4种的线粒体基因组为闭合环状双链结构,序列长度范围在:15208-15296bp,线粒体基因组的排列顺序均遵从原始线粒体基因的排列顺序。 (2)4种的线粒体基因组均表现出明显的AT偏向性,13个蛋白编码基因第3位点的AT含量高于第1、2位点,4种的线粒体基因组均表现出AT偏斜,而GC偏斜不明显。 (3)13个蛋白编码基因中最常用的起始密码子是ATN(N:A、T、C、G),但蛋白编码基因cox1以CGA作为起始密码子。终止密码子多为TAN(N:A、G),少数蛋白编码基因的终止子为T。 (4)4种的线粒体基因组均存在基因重叠现象,重叠区序列长度范围在1-23bp之间。基因间也存在非编码区,A+T富含区(A+T-rich region)是最长的非编码区,长度在299-381bp之间。 (5)结合从Genbank上下载的已公布的该种团2种(亚洲玉米螟与欧洲玉米螟)的线粒体基因组近全长序列,选取锥额野螟属的网锥额野螟Loxostege sticticalis(Linnaeus,1761)作为外群进行系统发育研究。系统发育结果均支持(刺菜秆野螟+(亚洲玉米螟+(欧洲玉米螟+豆秆野螟)))(BS>80;PP>0.9)。