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内蒙古主要草原蝗虫遗传多样性及亲缘关系的研究

张敏哲  
【摘要】:内蒙古拥有8800万hm2的草原面积,是蝗虫频发区和重发区。2012年,全区草原蝗虫危害面积457.1万公顷,严重危害面积达到217.9万公顷。草原蝗虫的危害已经严重影响到草原的生态环境质量。蝗虫作为生态环境的生物指示体,在生物多样性方面有较高的研究价值。本文采用微卫星SSR和线粒体16SrDNA分子标记技术,研究了内蒙古主要草原蝗虫的遗传多样性及亲缘关系。主要研究结果如下: 1.通过采用L16(45)正交设计试验设计对影响SSR-PCR的Taq聚合酶用量、Mg2+浓度、DNA模板浓度、dNTP浓度和引物浓度等5个因素在4水平上进行筛选,得到的最佳反应体系为:Mg2+1.5nimol/L、Taq DNA聚合酶1.5U/20μL、dNTPs0.2mmol/L、模板DNA180ng/20μL和引物0.2μmol/L。 2.采用试剂盒法提取蝗虫的DNA,采用微卫星标记方法研究了内蒙古4科11种蝗虫的遗传多样性。11种蝗虫在6个微卫星的等位基因数为19~37,有效等位基因数为15.8134~27.4494, Shannon信息指数为5.2021-9.8750,多态信息、含量为0.9396~0.9452,其中位点MwGTD9最低,位点Ata68最高。PIC都大于0.5,说明均为高度多态位点。11个种的遗传距离在0.2220-0.7657之间,斑翅蝗科异痂蝗亚科的黄胫异痴蝗(Bryodemella holdereri holdereri)和轮纹异痂蝗(Bryodemella tuberculatum dilutum)之间的遗传距离最小(0.2220),斑腿蝗科的短星翅蝗和槌角蝗科的毛足棒角蝗的遗传距离最大(0.7657)。根据UPGMA法对11种蝗虫进行聚类分析,11种蝗虫聚为3大支:斑翅蝗科异痂蝗亚科的轮纹异痂蝗(Bryodemella tuberculatum dilutum)和黄胫异痂蝗(Bryodemella holdereri holdereri)聚在一起,斑翅蝗科痂蝗亚科的白边痂蝗(Bryodema luctuosum luctuosum)和红翅皱膝蝗(Angaracris rhodopa)聚为一类,然后聚为第1大支:网翅蝗科的宽翅曲背蝗(Pararcyptera microptera meridionalis)与槌角蝗科的毛足棒角蝗(Dasyhippus barbipes)聚在一起,槌角蝗科的宽须蚁蝗(Myrmeleotettix palpalis)和斑翅蝗科斑翅蝗亚科的亚洲小车蝗(Oedaleus asiaticus)聚在一起,然后聚为第2大支;斑翅蝗科痂蝗亚科的鼓翅皱膝蝗(Angaracris barabensis)和斑腿蝗科的黑腿星翅蝗(Calliptamus barbarus)聚在一起,然后与斑腿蝗科的短星翅蝗(Calliptamus abbreviatus)聚为第3大支。 3.分析了内蒙古11种蝗虫的线粒体16S rDNA序列,构建了4科11种蝗虫的系统发育树,从分子水平对11种蝗虫的亲缘关系进行了分析。在505bp个碱基中检测到156个多态性位点,占碱基总数的30.9%。156个多态性位点中包括50个单变异多态性位点和106个简约信启、位点。各种间的遗传分化系数在0.0000-0.9927之间。FST在斑翅蝗科异痂蝗亚科的黄胫异痂蝗和槌角蝗科的宽须蚁蝗之间最高,值为0.9927。在54条序列中共鉴定出28种单倍型,其中共享单倍型有2种,独享单倍型有26种。采用UPGMA法聚类构建11种蝗虫线粒体16S rDNA序列分子系统树,可以分为5支。斑翅蝗科痂蝗亚科的红翅皱膝蝗与异痂蝗亚科的黄胫异痂蝗和痂蝗亚科的鼓翅皱膝蝗聚为一支,痂蝗亚科的白边痂蝗和异痂蝗亚科的轮纹异痂蝗相聚,这两只又相聚为第1支;斑腿蝗科的短星翅蝗和黑腿星翅蝗聚为第2支;槌角蝗科的毛足棒角蝗和宽须蚁蝗聚为第3支;网翅蝗科的宽翅曲背蝗和斑翅蝗科斑翅蝗亚科的亚洲小车蝗分别单独构成第4和第5支。 综上所述,线粒体16S rDNA序列较好地反映了蝗虫的系统进化关系,而SSR不适合用于蝗虫亲缘关系的研究。


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