秦岭地区菜粉蝶遗传多样性及种群分化研究

论文摘要

菜粉蝶Pieris rapae（Linnaeus,1758）广泛分布于中国大部分地区;整个北温带,包括美洲北部一直到印度的北部。由于食性及环境条件的适应,形成了不同的生态型和自然地理种群,长期隔离和演化,同种菜粉蝶不同种群之间逐渐产生了一定的遗传分化。秦岭是中国动物地理区划中古北东洋两界的分界线,对秦岭地区的菜粉蝶的遗传多样性进行分析,能够为研究我国菜粉蝶的遗传多样性和动物地理演化提供理论依据。随机扩增多态DNA技术（Random Amplified Polymorphic DNA,简称RAPD）是二十世纪90年代以PCR技术基础发展起来的一项DNA分子多态检测技术,以一系列不同随机排列的碱基序列（单链寡核苷酸为引物）对所研究的基因组DNA进行PCR扩增。该技术能在没有任何遗传背景的情况下,对物种基因组进行DNA多态性分析。它不但能通过众多的引物检测大量的基因位点,且具有高效、快速、样品用量少和对材料要求不高等优点,目前已广泛用于动植物的遗传多样性研究中。用RAPD技术研究了菜粉蝶不同地理种群的遗传多样性,从60条随机引物中筛选出11个随机引物对10个菜粉蝶种群的60个个体的DNA样本进行了RAPD分析,共获得77个清晰稳定的位点,共有条带13条,多态位点共计64个,总的多态位点百分率为83.12%。不同引物在不同种群中所检测出的RAPD位点及多态性百分率不同。Shannon信息指数对RAPD数据的分析表明;本研究中的菜粉蝶种群存在较高的遗传多样性,其中,遗传多样性最高的为长安种群（1.5399）,遗传多样性最低的是菜粉蝶延安种群群（0.8466）。同时,菜粉蝶种群间出现一定程度的遗传分化,由Shannon信息指数估算的种群遗传分化系数为56.73%,地理距离大小、隔离带、生境是造成这种结果的原因,造成菜粉蝶的生存瓶颈,从而分化成不同的种群。用UPGMA法对菜粉蝶种群进行聚类分析,结果显示:菜粉蝶留坝种群和菜粉蝶长安种群遗传距离较近,先聚为一簇,菜粉蝶南阳种群和它们的关系较近,菜粉蝶柞水种群与前面三个种群的亲缘较近,菜粉蝶商洛种群与前面的四个种群的亲缘关系较近;菜粉蝶三门峡种群和菜粉蝶洛阳种群亲缘关系较近,宁强种群与它们的遗传关系近;菜粉蝶安康种群和菜粉蝶延安种群的遗传关系较近。由Nei’s遗传一致度和遗传距离可以看出,菜粉蝶10个种群遗传一致度在0.8945～0.7011,遗传距离在0.1182～0.3300,遗传形似性最高的是菜粉蝶延安种群和菜粉蝶安康种群0.8945,遗传相似性最低的是菜粉蝶延安种群和菜粉蝶宁强种群0.7011,菜粉蝶不同种群之间存在一定的差异。同时也说明了由Shannon信息指数估算的种群遗传分化系数57.98%是中性的。采用Between-group linkage法对雄性菜粉蝶9个形态测量特征的聚类分析显示:菜粉蝶宁强种群和菜粉蝶留坝种群属于同一个地理宗;菜粉蝶安康种群和菜粉蝶商洛种群为一个地理宗,与菜粉蝶长安种群形态相似,与前面两个种群遗传变异接近;菜粉蝶洛阳种群和菜粉蝶三门峡种群为一个地理宗,在遗传变异程度上依次菜粉蝶柞水种群、菜粉蝶延安种群、菜粉蝶南阳种群接近。数量分类和RAPD聚类分析基本符合秦岭山脉和黄土高原对菜粉蝶的阻碍作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 前言
• 1.1 菜粉蝶的研究概况
• 1.1.1 菜粉蝶的为害与防治
• 1.1.2 生物学
• 1.1.3 寄生
• 1.1.4 分子系统学和种群多样性
• 1.2 秦岭地区的自然概况
• 1.3 分子系统学和种群遗传学常用的分子标记
• 1.3.1 同工酶标记
• 1.3.2 DNA分子标记
• 1.4 RAPD分子标记
• 1.4.1 RAPD的原理和特点
• 1.4.2 RAPD技术在昆虫学研究中的应用
• 1.5 数量分类学在昆虫中的应用
• 1.6 生物地理学概述
• 1.7 本研究的目的和意义
• 第2章 材料和方法
• 2.1 实验材料
• 2.1.1 供试种群
• 2.1.2 实验试剂
• 2.1.3 实验仪器及耗材
• 2.2 研究方法
• 2.2.1 基因组DNA的提取
• 2.2.2 引物筛选
• 2.2.3 RAPD-PCR扩增及检测
• 2.2.4 RAPD数据统计和分析
• 2.2.5 数量分类
• 第3章 结果与分析
• 3.1 总DNA的提取和RAPD-PCR扩增
• 3.1.1 总DNA的提取
• 3.1.2 PCR最佳反应体系的建立
• 3.1.3 引物筛选的结果
• 3.1.4 RAPD—PCR图像结果的记录
• 3.2 数据分析
• 3.2.1 多态位点百分比
• 3.2.2 遗传多样性指数的测定
• 3.2.3 种群遗传距离和遗传一致度
• 3.2.4 聚类分析
• 3.2 数量分类
• 3.2.1 形态数据
• 3.2.2 聚类分析
• 第4章 讨论
• 4.1 菜粉蝶基因组DNA提取
• 4.2 RAPD技术的稳定性、重复性及反应条件的优化
• 4.3 影响RAPD聚类数据因素
• 4.4 遗传多样性
• 4.5 遗传距离和聚类分析
• 4.6 形态数据聚类分析
• 4.7 数量分类和RAPD分析的比较
• 4.8 菜粉蝶翅式分析
• 第5章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文