基于线粒体基因序列的黄脊雷篦蝗分子系统地理学

论文摘要

黄脊雷篦蝗Rammeacris kiangsu （Tsai）是我国特有的蝗虫,也是我国南方竹林的重要害虫。该蝗虫的幼虫和成虫主要以竹叶为食,经常引起大面积的竹林死亡,导致毛竹产量锐减。近年来,黄脊雷篦蝗的危害日益加剧,我国国家林业局为该害虫的防治召开过多次专项会议。尽管黄脊雷篦蝗是我国特有的著名的竹林害虫,人们对其生物学特性已经有了较为深入的了解,然而,关于其种群遗传结构以及种群发生、发展和迁移的历史研究极少,这对其灾害的预测十分不利。为了研究不同地理种群黄脊雷篦蝗的遗传变异,探讨其遗传多样性和种群遗传结构,3个不同线粒体DNA （mtDNA）序列片段（COⅠ、COⅡ和ND2）被用于检测黄脊雷蓖蝗的种群遗传学,分子系统地理学结构和种群统计学分析。AMOVA分析结果表明,该蝗种群遗传学结构没有（ND2）或明显（COⅡ）。系统发生学分析表明,种内存在很浅显的世系,所有的分析没有将黄脊雷蓖蝗的单元型划分为独立的分组,但是云南2个采样点,四川长宁与重庆缙云山和广东广宁采样点的部分单元型在系统发生树中分别聚为一支。中度到相对较高的单元型多样性和低的核苷酸多样性,共享单元型的广泛地理分布和稀有单元型不是很狭窄的地理分布以及3个不同的分子标记缺乏明显的系统地理学结构,这些结果均表明：频繁的基因流是影响黄脊雷蓖蝗种群遗传结构最重要的因素。系统发生学分析结果与中间-连接网络图的结果类似。中间-连接网络图亦支持该蝗虫有一个近期的种群突然扩张。利用COI序列推算出的种群的扩张时间为0.188百万年前,这大约处于第四纪倒数第二冰期的间冰期,是从更新世中期到末期的最大规模的冰川事件,此估算时间先于末次盛冰期时代（大约18,000年前）。该蝗的种群最可能起源于AH, GN和ML种群,这是由于它们具有相对较高的核苷酸多样性和较高数目的单元型。我们获得的具有浅显世系关系的系统发生分析结果是邻近区域之间的高迁移率,集群过程和长距离迁移的证据。这个发现对于该蝗虫控制策略的制定是重要的,因为它建议控制策略可以同时用于物种的整个分布范围是有效的。第四纪盛冰期阶段的气候和生态的或环境状况的巨大波动可能在该物种的遗传多样性和种群种群统计学中具有重要作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 前言
• 1.1 系统地理学简介
• 1.2 系统地理学的研究内容
• 1.3 系统地理学研究最常用的标记
• 1.3.1 线粒体DNA
• 1.3.2 转录间隔区（ITS）
• 1.3.3 微卫星
• 1.4 种群多样性研究及其意义
• 1.5 蝗总科昆虫的系统地理学研究进展
• 1.6 黄脊雷篦蝗的研究现状
• 1.7 本研究的目的和意义
• 第2章 利用线粒体COI基因推断黄脊雷篦蝗系统地理学
• 2.1 材料与方法
• 2.1.1 样品采集
• 2.1.2 实验试剂和仪器
• 2.1.3 基因组DNA提取
• 2.1.4 引物设计
• 2.1.5 PCR扩增与产物纯化
• 2.1.6 克隆转化与蓝白斑筛选
• 2.1.7 序列的测定
• 2.1.8 数据处理
• 2.2 结果
• 2.2.1 基因组DNA提取结果
• 2.2.2 PCR扩增与序列测定结果
• 2.2.3 数据处理结果
• 2.3 讨论
• 第3章 利用线粒体COII基因推断黄脊雷篦蝗系统地理学
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 样品采集
• 3.1.2 实验试剂和仪器
• 3.1.3 基因组DNA提取
• 3.1.4 引物设计
• 3.1.5 线粒体COII片段的扩增与产物纯化
• 3.2 数据分析
• 3.3 结果
• 3.3.1 基因组DNA提取结果
• 3.3.2 PCR扩增与序列测定结果
• 3.3.3 数据处理结果
• 3.4 讨论
• 第4章 利用线粒体ND2基因推断黄脊雷篦蝗系统地理学
• 4.1 材料与方法
• 4.1.1 样品采集
• 4.1.2 实验试剂和仪器
• 4.1.3 基因组DNA提取
• 4.1.4 引物设计
• 4.1.5 线粒体ND2片段的扩增与产物纯化
• 4.2 数据分析
• 4.3 结果
• 4.3.1 基因组DNA提取结果
• 4.3.2 PCR扩增与序列测定结果
• 4.3.3 数据处理结果
• 4.4 讨论
• 第5章 小结和结论
• 5.1 小结
• 5.1.1 多样性和种群遗传学结构
• 5.1.2 系统地理学结构和种群统计学
• 5.2 结论
• 参考文献
• 致谢