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针叶小爪螨种内分化研究

尹淑艳  
【摘要】:针叶小爪螨Oligonychus ununguis (Jacobi)是我国南方用材树种杉木和北方经济林树种板栗上的重要害螨。据已有资料记载,该螨的寄主包括松科、柏科、杉科等针叶树和壳斗科等阔叶树,但前期研究工作发现:针叶小爪螨的南方杉木种群不能在板栗、麻栎等阔叶树上存活,板栗种群也不能在杉木、黑松、赤松等针叶树上存活,两种群间存在部分生殖隔离。针叶小爪螨的板栗与杉木种群是因为长期的寄主隔离或/和地理隔离形成了不同的生物型?亚种?还是分化成了不同的种?其他种群的分化情况如何?为明确这些问题,本文详细观察了针叶小爪螨山东板栗种群和浙江杉木种群的外部形态特征,并比较分析了两个种群的COI和ITS2序列以及酯酶同工酶酶谱,同时进一步完善了两个种群间的杂交试验。另外,也从分子水平和生化水平比较了针叶小爪螨其他一些种群的遗传差异,并分析了影响因素。主要研究结果如下: 1.用光学显微镜和扫描电镜观察了针叶小爪螨山东板栗种群和浙江杉木种群的外部形态特征。在光学显微镜下,可以看到二者足节毛序的差异:山东板栗种群雌螨足Ⅰ跗节双毛近基侧有3根触毛和1根感毛(3+1),而浙江杉木种群为非“3+1”类型(“4+1”、“5+1”);山东板栗种群雄螨足Ⅱ跗节双毛近基侧有3根触毛、1根感毛和3根触毛、无感毛两种类型,浙江杉木种群有4根触毛、1根感毛和3根触毛、2根感毛两种类型。在扫描电镜下观察,可以发现二者雄螨阳具形状、须肢跗节端感器形状、雌螨生殖盖及生殖盖前区表皮纹、雌雄螨足Ⅰ跗节爪间突形状上的差异。两个种群的雄螨阳具末端与柄部均呈直角弯向腹面,山东板栗种群的钩部细长,从弯曲部位到端部逐渐变细,端部微翘;浙江杉木种群的钩部较短,呈指状,从弯曲部位到端部骤然变细。两个种群雌螨的生殖盖表皮纹均为横向,生殖盖前区表皮纹均为纵向,但山东板栗种群的表皮纹纹理粗,而浙江杉木种群的细。山东板栗种群雄螨须肢跗节端感器为短锥形,浙江杉木种群为圆柱状。山东板栗种群雌雄螨足Ⅰ跗节爪状爪间突呈弧形弯曲,基部粗壮,端部尖利;浙江杉木种群雌雄螨足Ⅰ跗节爪状爪间突细长,有一个明显的钩部。 2.采用非变性垂直板型聚丙烯酰胺凝胶电泳法测定了针叶小爪螨不同种群(山东板栗、麻栎、栓皮栎、槲树种群;河南栓皮栎种群;浙江杉木种群;吉林云杉种群)的酯酶同工酶。结果表明,所有阔叶树种群的酶谱特征完全一致,均具有3条迁移率相同的酶带,浙江杉木种群有3条酶带,其中2条与阔叶树种群共有,吉林云杉种群有2条酶带,其中1条与阔叶树种群共有,而与杉木种群无共有酶带。阔叶树种群与杉木种群酯酶同工酶酶谱的相似系数为0.667,与云杉种群的相似系数为0.4,杉木与云杉种群的相似系数为0。 3.采用PCR产物直接测序法获得针叶小爪螨不同种群的COI部分片段序列和ITS2完整序列。不同种群间COI序列差异及遗传距离变化较大:阔叶树种群间序列差异及遗传距离较小,分别为0-1.7%和0-0.015;浙江杉木种群与吉林云杉种群间以及这2个针叶树种群与阔叶树种群间的序列差异和遗传距离较大,其中杉木种群与云杉种群间的序列差异为8.9%-9.2%,遗传距离为0.096,杉木种群与阔叶树种群间的序列差异为10.3%-10.8%,遗传距离为0.111-0.113,云杉种群与阔叶树种群间的序列差异为8.9%-9.5%,遗传距离为0.095-0.099,均远远超过各种群的种群内差异(0-0.3%)及阔叶树种群间的差异。不同种群的ITS2序列长度有差异,阔叶树种群、杉木种群、云杉种群的长度分别为469 bp、513 bp和495bp。阔叶树种群间ITS2序列差异及遗传距离很小,分别为0-0.5%和0-0.003;杉木种群与云杉种群间的序列差异(14.1%-15.2%)和遗传距离(0.06)以及这2个针叶树种群与阔叶树种群间的序列差异(16.1%-17%;14.6%-14.8%)和遗传距离(0.06-0.070;0.076-0.078)均远远超过各种群的种群内差异(0-0.3%)及阔叶树种群间的序列差异和遗传距离。在基于COI和ITS2序列构建的系统发育树上,所有阔叶树种群以100%的置信度聚为一支,而杉木种群和云杉种群另处于2个不同的分支上。在基于COI序列构建的系统发育树上,所有的阔叶树种群又较明显地分为3个分支,3个分支间的遗传距离明显大于分支内遗传距离,处于3个分支上的种群间无共享单倍型,分析表明,地理隔离、农药胁迫可能是针叶小爪螨阔叶树种群间分化的重要影响因素,而COI的差异与寄主植物没有相关性。 4.针叶小爪螨山东板栗种群与浙江杉木种群间杂交的所有雌螨都能够产卵,卵的平均孵化率高于98%,但后代全部为雄性,说明两种群间存在完全的生殖隔离。


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