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《扬州大学》 2017年
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三种齿小蠹线粒体全基因组及外来齿小蠹入侵我国风险分析

吕飞  
【摘要】:齿小蠹是全球性的重要森林害虫,由于其在树皮下危害,很容易随进口木材进行远距离传播。改革开放以来,我国经济飞速发展,特别是实施“天保工程”以后,需要大量进口木材满足国内消费需求。在我国进口木材中,齿小蠢被截获的频次非常高,是口岸植物检疫工作重点防范的检疫对象之一。因此,齿小蠹属(非中国种)Ips spp.(non-Chinese)被列入农业部2007年5月28日发布实施的《中华人民共和国进境植物检疫性有害生物名录》。为了更好对口岸检疫执法、害虫鉴定、追溯来源和监控齿小蠹对我国入侵、定殖、扩散等发生发展趋势提供有力技术支持,本研究开展了重要齿小蠹线粒体基因组和系统发育研究,并重要外来齿小蠹进行风险分析,主要研究结果如下:1、三种齿小蠹线粒体基因组和系统发育研究1)对南部松齿小蠹Ips grandicollis、云杉八齿小蠹Ips typogaphus和十二齿小蠹Ips sexdentatus的线粒体基因组序列分析结果表明:三种齿小蠹的线粒体基因组长度分别为11553 bp、13135bp和13502bp,分别包含28、30和30个基因,它们的基因排列方式均与模式昆虫果蝇(Drosophila yakuba)一致。三种齿小蠹属昆虫均含有位于基因ATP8和基因ATP6间的小蠹亚科较为保守的基因重叠区(ATGATAG);均存在ND1基因以特殊的起始密码子TTG作为起始密码子;ATP8基因均以特殊的终止密码子ATG作为终止密码子;tRNA基因均能折叠成典型的三叶草结构,除了 tRNASerl,其二氢尿嘧啶核苷酸臂缺失,形成D环。2)结合28个象虫科昆虫进行线粒体基因组系统发育关系分析结果表明,Dryophthorinae、隐喙象亚科Cryptorhynchinae和小蠹亚科Scolytinae各亚科的种类均聚为一支,并获得了较高的支持度。该结果支持小蠹亚科Scolytinae是象虫科一个亚科的分类关系,这也表明利用线粒体基因组研究小蠹虫的系统发育关系较为可靠。此外,三种齿小蠹属昆虫线粒体基因组系统发育关系表明,分布于北美大陆和大洋洲的南部松齿小蠹与分布于欧亚大陆的云杉八齿小蠹和十二齿小蠹形成了((南部松齿小蠹云I.grandicollis+杉八齿小蠹I.typographus)+十二齿小蠹I.sexdentatus)的姐妹群关系,与前人分析线粒体CO1基因的结果一致,但与“同大陆分布齿小蠹种类亲缘关系近于异大陆分布齿小蠹种类”不符,说明地理分布不是影响齿小蠹属昆虫的系统发育关系的决定性因素。3)基于31个齿小蠹属Ips、3个瘤小蠹属Orthotomicus、1个星坑小蠢属Pityogenes和1个大小蠹属Dendroctonus昆虫COI基因的系统发育分析结果表明:Ips perroti与Orthotomicus suturalis为姐妹群 Ips spinifer Orthotomicus erosus + Orthotomicus chaokhao为姐妹群关系,说明齿小蠹属昆虫为非单系性,与瘤小蠹属的分类鉴定界限仍有待进一步明确。此外,(Ips mexicanus+Ips concinnus)+星坑小蠹Pityogenes trepanatus+Ips calligraphus +(齿小蠹Ips+瘤小蠹Orthotomicus)聚类结构,不排除齿小蠹与星坑小蠹也有类似于瘤小蠹的关系的可能,其系统发育关系值得进一步研究。2、外来齿小蠹入侵我国风险分析1)口岸进境木材截获有害生物疫情分析结果表明,2005~2015年间我国口岸累计在来自145个国家和地区的58003.5万m3木材中截获有害生物4266种、780481批次,木材带疫情况严重,历年增长迅速。我国在64个国家或地区截获外来齿小蠹21种、26237批次(包含未鉴定到种的齿小蠹属非中国种)。截获的21种齿小蠹中,国内未分布种截获频次由高到低分别为:南部松齿小蠹Ips grandicollis、美松齿小蠹Ips pini、粒点六齿小蠹Ips concinnus、北美西部松齿小蠹Ips latidens、美雕齿小蠹Ips calligraphus、白云杉齿小蠹Ips perturbatus、似混齿小蠹Ips paraconfusus、混点齿小蠹Ips connfusus、大云齿小蠹Ips tridens、美云杉齿小蠹Ips borealis、西黄松齿小蠹Ips mexicanus、北欧八齿小蠹Ips amitinus、蒙大拿齿小蠹Ips montanus、平额重齿小蠹Ipsplasfographus;国内已分布种截获频次由高到低分别为:云杉八齿小蠹Ips typographus、落叶松八齿小蠹lps subelongatus、十二齿小蠹Ips sexdentatus、六齿小蠹Ips acuminatus、重齿小蠹Ips duplicatus、光臀八齿小蠹Ips nitidus、中重齿小蠹 Ips mannsfeldi。2)SOM分析表明,21种齿小蠹在我国的风险值在0.81474到0.00018之间,国内已有分布种类排顺序为:十二齿小蠹、云杉八齿小蠹、重齿小蠹、落叶松八齿小蠹、六齿小蠹、光臀八齿小蠹、中重齿小蠹;国内未无分布种排序为:北欧八齿小蠹、粒点六齿小蠹、大云齿小蠹、南部松齿小蠹、美雕齿小蠹、西黄松齿小蠹、蒙大拿齿小蠹、北美西部松齿小蠹、美松齿小蠹、混点齿小蠹、白云杉齿小蠹、似混齿小蠹、美云杉齿小蠹、平额重齿小蠹。3)通过DIVA-GIS对云杉八齿小蠹、南部松齿小蠹、粒点六齿小蠹、美雕齿小蠹、美松齿小蠹5种主要外来齿小蠹在我国的潜在适生区分析,我国由东北到华中、华南广大地区均有齿小蠹适生区。5种齿小蠹适生高、中、低度适生范围不尽相同,但我国进口木材主要口岸基本都处在高度或中度适生范围内。。4)基于@Risk的传入风险分析表明:在我国现行的植物检疫措施下,云杉八齿小蠹通过针叶原木进口途径进一步扩散,或南部松齿小蠹、美松齿小蠹、粒点六齿小蠹、美雕齿小蠹通过针叶原木传入我国并在我国定殖、繁殖的概率高低有别,分别为77.754%、2.07%、0.305%、0.017%、0.011%。灵敏度分析结果表明,单批原木的感染率和单位材积原木携带齿小蠹的数量是影响外来齿小蠹传入的关键影响因子。5)通过对5种外来齿小蠹的传入后果的定性评估表明,传入可能造成的经济损失均为“高”。此外,经济损失评估模型预测结果表明,云杉八齿小蠹可能导致的总体经济损失约为18.571~378.203亿元;南部松齿小蠹可能导致的总体经济损失约为7.294~235.179亿元;美松齿小蠹可能导致的总体经济损失约为1.512~158.445亿元;粒点六齿小蠹可能导致的总体经济损失约为0.5306~96.222亿元;美雕齿小蠹可能导致的总体经济损失约为4.319~389.277 亿元。6)根据外来齿小蠹的风险分析结果,提出了有效识别和分析外来齿小蠹风险、实施风险分级分类管理、加强疫情监测实施预警管理、梳理风险环节实现全程监管、强化口岸检疫能力建设和提升对外宣传的风险管理措施。
【学位授予单位】:扬州大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:S763.38

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【参考文献】
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