论文部分内容阅读
红火蚁(Solenopsis invicta)原产于南美洲,是一种入侵性极强的有害生物,也是我国重要的检疫性害虫之一。由于其社会结构复杂,扩散途径多,具有明显的种群竞争优势且繁殖力高,近年来呈现出迅速扩散的趋势。目前,红火蚁己扩散至我国六个省份和地区,不仅对当地的农业、畜牧业及社会诸多领域造成了严重的危害,甚至威胁到人们的生命安全。当前国内对于红火蚁防治已经取得了一些成效,但其复杂的社会结构导致其种群遗传结构的多样性,要防止红火蚁在中国新的入侵和继续传播,就必须对该种群的遗传结构做更深入的研究,探明其可能的入侵来源和扩散途径。
本论文首先利用气味结合蛋白基因Gp-9的三步PCR法鉴定出供试红火蚁样品均为多蚁后型,然后应用微卫星(SSR)分子标记技术和细胞色素氧化酶亚单Ⅰ(COI)基因分别从核DNA的角度和线粒体DNA的角度来研究中国红火蚁种群的遗传结构,揭示了红火蚁种群间存在的遗传变异,为有效控制这一害虫提供了理论依据。主要结果如下:
利用微卫星分子标记,对来自国内14个地区和国外1个地区共15个不同红火蚁地理种群的遗传多样性水平及种群遗传结构进行了研究。7对微卫星引物共检测到28个等位基因,15个红火蚁种群在各微卫星位点的基因型频率均符合Hardy-Weinberg平衡。各种群的平均表观杂合度Ho、预期杂合度He、Shannon信息指数I、基因多样性指数Neis和多态位点百分率P分别为0.2848、0.2708、0.3174、0.2629和43.63％,该结果表明这15个红火蚁种群具有比较丰富的遗传多样性。从种群间平均分化系数FST为0.4258可知,有42.58％的变异来源于种群间,表明红火蚁各种群之间有较高程度的分化,且遗传分化可能是由地理隔离和基因流障碍(Nem=0.7442)共同引起的。遗传距离D显示,河源种群与其它种群间的遗传距离均相对高于其它各种群间的遗传距离,表明河源种群与其它地理种群之间存在较大的遗传差异,可能是较为原始的类型。由UPGMA聚类分析可知,中国红火蚁各种群间既存在着由于地理因素造成的遗传分化,又存在着凶为各种带土植物的贸易调运所带来的种群扩散。
通过分析来自国内外23个地区红火蚁样品的COI基因序列,并以黑火蚁(Solenopsis richteri)、杂交蚁(S.invicta X S.richteri)和热带火蚁(Solenopsis geminata)作为外群一起比较,来检测中国红火蚁种群的遗传结构。对COI基因5端、3端序列分别构建聚类分析图谱后发现:COI基因5端长575bp的序列片段中存在四种单倍型,其中在国内红火蚁种群中检测到三种单倍型A、B、C,而来自美国阿拉巴马州奥本的种群为单倍型D。四种单倍型序列明显地分为两支,单倍型A、C聚成一支,单倍型B与来自美国奥本的单倍型D和黑火蚁聚成一支,说明这部分序列也蕴含有丰富的遗传信息。在珠海、深圳两地检测到的两种5端序列单倍型可能是红火蚁两次入侵的结果。而COI基因3端长834bp的序列片段则存在三种单倍型Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ,与前人的研究结果一致,均分别与来自阿根廷的三种单倍型序列相同,因此推测国内多数红火蚁种群与阿根廷种群可能是同源的。此外,本实验还在广东番禺种群中新检测到了单倍型Ⅰ,在广东中山和美国德克萨斯州种群中新检测到了单倍型Ⅱ,并首次在中国大陆广东梅州种群中检测到了之前仅在香港和台湾地区发现的单倍型Ⅲ。通过比较5端和3端两部分序列的单倍型结果,可以发现5端序列可能具有更丰富的单倍型信息用于红火蚁种群遗传结构的分析。