【摘要】：梨小食心蟲Grapholita molesta(Busck),又名東方果蠹蛾、桃折梢蟲,屬鱗翅目Lepidoptera卷蛾科Tortricidae,是世界性重要的果樹害蟲之一。該蟲分布廣泛,在亞洲、澳大利亞、南美、北美、歐洲、南非等國(guó)家均有不同程度的發(fā)生;在我國(guó)除西藏外,其他各省均有報(bào)道,其中華北、華中和華南地區(qū)果園中發(fā)生嚴(yán)重。目前,國(guó)內(nèi)外研究表明我國(guó)為梨小食心蟲的起源地之一,雖有很多文章利用線粒體DNA或微衛(wèi)星兩個(gè)分子標(biāo)記探索了梨小食心蟲的種群遺傳結(jié)構(gòu),但對(duì)種群結(jié)構(gòu)形成的機(jī)制及影響因素尚不清楚。本研究利用雙酶切簡(jiǎn)化基因組技術(shù)(double digest RAD,ddRAD)開發(fā)大量的單核苷酸多態(tài)性位點(diǎn)(single nucleotide polymorphisams,SNPs)進(jìn)一步探索我國(guó)梨小食心蟲的種群遺傳結(jié)構(gòu)和遺傳多樣性,并分析影響種群結(jié)構(gòu)的因素及該蟲對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性機(jī)制。主要研究結(jié)果如下:1、梨小食心蟲ddRAD文庫(kù)構(gòu)建所需酶切組合的篩選由于梨小食心蟲無(wú)參考基因組信息,無(wú)法直接利用電腦模擬的方式篩選最優(yōu)酶切組合進(jìn)行ddRAD文庫(kù)的構(gòu)建。因此,本研究首先對(duì)目前131種已知基因組的昆蟲進(jìn)行電腦模擬酶切,分析酶切以篩選最優(yōu)酶切組合。選擇了7種四堿基酶和1種六堿基酶,對(duì)26組酶組合的酶切長(zhǎng)度范圍為300~450 bp的片段數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。結(jié)果表明,不同目或種的昆蟲,不同雙酶切組合之間的結(jié)果相似,即可以選用同一種最優(yōu)的酶切組合構(gòu)建ddRAD文庫(kù)。且雙酶切產(chǎn)生的含不同酶切粘性末端的片段數(shù)與昆蟲基因組之間存在顯著的正向線性關(guān)系。含有酶NlaIII或TaqαI的組合得到的300~450 bp的片段數(shù)量要多于其他組合,而含酶EcoRI或MluCI的組合得到的片段數(shù)最少;四堿基酶組合要優(yōu)于四堿基酶加六堿基酶的組合。此外,分別選擇了來(lái)自膜翅目Hymenoptera、鱗翅目Lepidoptera和纓翅目Thysanoptera的3種昆蟲進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,其結(jié)果與電腦模擬結(jié)果一致。構(gòu)建昆蟲基因組ddRAD文庫(kù)時(shí),不同種昆蟲可選擇同種酶切組合,建議選擇含NlaIII或TaqαI的四堿基酶的酶切組合。因此,本研究選用NlaIII+AciI構(gòu)建梨小食心蟲ddRAD文庫(kù)。2、梨小食心蟲種群遺傳特征共采集了我國(guó)19個(gè)地區(qū)的梨小食心蟲種群,選用NlaIII+AciI組合進(jìn)行酶切構(gòu)建了相應(yīng)的ddRAD文庫(kù)。基于對(duì)文庫(kù)測(cè)序結(jié)果,共開發(fā)得到24267個(gè)SNPs,篩選出3219個(gè)無(wú)連鎖的中性位點(diǎn)和3549個(gè)受選擇位點(diǎn)�；谥行晕稽c(diǎn)研究梨小食心蟲的種群遺傳結(jié)構(gòu)及遺傳多樣性,分析表明種群之間的遺傳分化明顯,ADMIXTURE和DAPC的結(jié)果均將這19個(gè)地理種群劃分為6個(gè)亞種群,包括云南(YN)、四川(SC)、東部和北部地區(qū)(NE)、西北地區(qū)(NW)、混合種群(MIX)以及廣東廣州(GD)。3、梨小食心蟲種群結(jié)構(gòu)的影響因素及形成機(jī)制首先分析了內(nèi)共生菌Wolbachia對(duì)種群結(jié)構(gòu)的影響,發(fā)現(xiàn)Wolbachia感染的個(gè)體主要分布于云南、四川等地區(qū),而我國(guó)東部和北部沿海地區(qū)Wolbachia的感染率0。這種感染率在地理上的分布情況與基于核基因分析得到梨小食心蟲的種群結(jié)構(gòu)相似,但與線粒體單倍型結(jié)構(gòu)不同,說(shuō)明梨小食心蟲內(nèi)共生菌Wolbachia在隨母系遺傳的過(guò)程中并沒有對(duì)其產(chǎn)生“選擇性清掃”的作用。其次,進(jìn)行了種群遺傳距離與地理距離之間的相關(guān)性分析,發(fā)現(xiàn)19個(gè)種群之間存在明顯的地理隔離,而NE群組種群間無(wú)明顯的地理隔離。進(jìn)一步分析NE群組得到種群間72個(gè)受選擇位點(diǎn),說(shuō)明這6個(gè)種群在進(jìn)化的過(guò)程中受到自然選擇的壓力。通過(guò)對(duì)與這些位點(diǎn)相連鎖的基因進(jìn)行功能分析,共富集到40個(gè)代謝通路,包括能量代謝、環(huán)境刺激調(diào)節(jié)、昆蟲生長(zhǎng)發(fā)育調(diào)控、細(xì)胞增殖分化調(diào)節(jié)等。最后,從WorldClim數(shù)據(jù)庫(kù)下載19個(gè)地區(qū)的19個(gè)氣候因子信息,分析與氣候因子相關(guān)的位點(diǎn),發(fā)現(xiàn)與BIO3(等溫條件)相關(guān)的位點(diǎn)最多,為219個(gè)SNPs,表明我國(guó)梨小食心蟲地理種群間的差異可能主要與不同地區(qū)的溫度條件相關(guān)。本研究在闡明昆蟲基因組雙酶切特征的基礎(chǔ)上,獲得了可用于構(gòu)建梨小食心蟲ddRAD文庫(kù)的雙酶切組合,進(jìn)而基于ddRAD技術(shù)開發(fā)SNPs標(biāo)記,研究揭示了該蟲在我國(guó)的種群遺傳結(jié)構(gòu),并發(fā)現(xiàn)在我國(guó)Wolbachia沒有隨母系遺傳對(duì)其種群結(jié)構(gòu)產(chǎn)生“選擇性清掃”作用,但地理隔離及地區(qū)不同的等溫條件影響了其種群遺傳結(jié)構(gòu)的形成。本研究明確我國(guó)梨小食心蟲的地理分布特征以及形成這種特征的原因,從而為了解該蟲進(jìn)化歷史以及研究其他昆蟲的種群遺傳問(wèn)題提供參考。
【學(xué)位授予單位】：西南林業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：S433.4

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本文編號(hào)：2694788