沙棘木蠹蛾地理种群遗传多样性研究

【摘要】： 沙棘(Hippophae rhamnoides L.)是胡颓子科(Elaeagnaceae)沙棘属(Hippophae)灌木或小乔木,对比较恶劣的生态环境适应性强,是我国“三北”(华北、东北和西北)地区荒漠化治理和水土保持的先锋树种。沙棘富含生物活性物质,是多种医药品、保健品和化妆品的药食两用的重要资源型植物。我国沙棘林200万hm2,占世界的90%以上,对改善生态与环境、促进贫困地区经济社会发展具有重要意义。 沙棘木蠹蛾(Holcocerus hippophaecolus Hua,Chou,Fang et Chen)属鳞翅目(Lepidoptera)木蠹蛾科(Cossidae)线角木蠹蛾属(Holcocerus),是我国“三北”地区近10年来新出现的暴发性沙棘钻蛀性害虫,造成晋、陕、蒙、宁、辽、甘等省(区)约16万hm2的沙棘林枯死,成为制约沙棘发展的主要限制因子,影响到沙棘分布区生态安全和经济社会发展。近年来,对沙棘木蠹蛾的生物生态学特性、天敌种类与自然控制效能、性信息素的开发应用、营林控制和化学防治等方面的研究报道较多,但对沙棘木蠹蛾的成灾机制方面尚未涉及。对于沙棘木蠹蛾这样成灾面积与自然分布区域很广的害虫,利用分子生物学技术研究不同地区沙棘木蠹蛾种群的遗传学关系,可以探索各地沙棘木蠹蛾种群在数量和空间上的内在联系,为揭示其种群暴发成灾的机制奠定基础,从而为其区域性控制提供科学依据。 本研究主要采用扩增性片段长度多态性(AFLP)分子标记技术对我国6个主要沙棘木蠹蛾危害区的地理种群进行了遗传多样性研究,主要研究结果如下: (1)对AFLP分析过程进行了实验条件优化,建立了一套适合沙棘木蠹蛾的反应技术体系。首先通过比较不同的DNA提取方法,确定了改良的蛋白酶K-SDS法,所提取的沙棘木蠹蛾基因组DNA样品纯度高、完整性好,可为AFLP分析提供高质量的DNA模板。从80对带有3个选择性碱基的EcoRⅠ/MseⅠ引物组合中筛选出了10对扩增条带清晰、多态性高的引物组合,为进一步的AFLP分析奠定了基础。 (2)运用进一步选择得到的4对引物组合,建立了6个沙棘木蠹蛾种群共180个供试个体的AFLP指纹图谱,共获得可分析的总条带数284条,平均每个引物组合扩增清晰谱带数为71条。获得AFLP清晰谱带最多的引物组合E1/M3达80条,最少的引物组合E2/M1为61条。 (3)根据试验获得的DNA指纹图谱,用系统聚类法对这些群体进行聚类分析的结果表明,这几个沙棘木蠹蛾的地理种群存在着一定的遗传多样性,但Nei基因多样性指数(H)和Shannon信息指数(I)的AFLP统计结果,都显示出沙棘木蠹蛾的遗传多样性主要存在于群体内部。 (4)根据沙棘木蠹蛾遗传距离进行的UPGMA(Unweighted Pair Group Method with Arithmetic means)聚类分析结果显示,亲缘关系的远近可以分为三组:山西右玉与河北丰宁、陕西吴起与内蒙古东胜、宁夏彭阳与辽宁建平。即山西右玉种群和河北丰宁种群亲缘关系最近,并且,这两者与宁夏彭阳和辽宁建平的聚类亲缘关系最远。