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栎瘿蜂族和客瘿蜂族部分瘿蜂共生菌Wolbachia的感染、传播途径及其MLST分析

杨筱慧  
【摘要】:Wolbachia是一类细胞质共生菌,感染了20-76%的昆虫,是丰度最高、分布最广的共生细菌。Wolbachia能调控宿主的生殖方式,如诱导胞质不亲和、诱导孤雌生殖、雄性个体的雌性化和杀雄。Wolbachia传播方式主要是垂直传播,但也存在水平传播现象。瘿蜂亚科(Cynipinae)隶属于膜翅目的瘿蜂科(Cynipidae),已知约1400多种,绝大多数为植食性种类。我国(包括台湾省)已记录的瘿蜂种类共11属,29种。 本研究主要在中国南方地区采集瘿蜂标本,应用PCR法,检测获得的瘿蜂种类的Wolbachia感染;基于wsp基因序列及多位点序列分型(Multi-locus Sequence Typing, MLST)分析瘿蜂Wolbachia的系统发育关系;探讨瘿蜂Wolbachia的传播途径及其对宿主生殖模式的影响。 主要研究结果如下: (1)从河南林州,安徽安庆,湖南长沙、岳阳、娄底、常德、邵阳、益阳,江西吉安,广东韶关和福建宁德等地共采集瘿蜂虫瘿14种,其寄主植物分别隶属于壳斗科(Fagaceae)的栗属Castanea、栎属Quercus、石栎属Lithocarpus、栲属Castanopsis和蔷薇科的蔷薇属Rosa。获得瘿蜂羽化成虫共15种。其中,新种10种(含待发表新种9种),分别为锥栗瘿蜂Dryocosmus zhuili Liu, ms、白球瘿蜂Cynips crystaloides Liu,ms、光顶并腹客瘿蜂Synergus intricatus Liu, ms、尖盾阔头瘿蜂Trigonaspis acuminatus Liu, ms、苔形瘿安瘿蜂Andricus elodeoides Liu, ms、河南并腹客瘿蜂Synergus henanensis Liu, ms、脊顶并腹客瘿蜂Synergus carinatus Liu, ms、平滑客瘿蜂Saphonecrus glaberus Liu,ms、重纹并腹客瘿蜂Synergus brutus Liu, ms和壶瓶山客瘿蜂Saphonecrus hupingshanensis Liu;中国新纪录种3种,分别为向川安瘿蜂Andricus mukaigawae、日本并腹客瘿蜂Synergus japonicus和日本蔷薇瘿蜂Diplolepis japonica;中国已记录种2种,分别是麦氏安瘿蜂Andricus mairei和栗瘿蜂Dryocosmus kuriphilus。 (2)对3种群麦氏安瘿蜂的Wolbachia感染进行了PCR检测,发现岳阳、长沙和邵阳种群的麦氏安瘿蜂雌、雄成虫均存在Wolbachia的感染,除邵阳雌成虫Wolbachia的感染率为80%之外,其它均为100%,且3种群所测得Wolbachia的wsp基因序列完全一致。岳阳、长沙及邵阳种群麦氏安瘿蜂均获得了雌、雄成虫,雌性率分别为15.3%、12.1%和19.8%,雄性比显著偏高,因此,可以认为Wolbachia的共生并未诱导其营产雌孤雌生殖。 (3)采集了8地理种群的向川安瘿蜂虫瘿,并获得了造瘿瘿蜂(向川安瘿蜂)、客居瘿蜂(日本并腹客瘿蜂)及寄生性长尾小蜂Torymus sp的羽化成虫。三者均具Wolbachia的感染,感染率分别为60%、37.1%和100%。除寄生蜂Torymussp.仅感染1个Wolbachia株系之外,向川安瘿蜂和日本并腹客瘿蜂分别感染了5个和8个株系,证实了这2种瘿蜂均存在Wolbachia高水平的多重感染。检测到向川安瘿蜂群落的3组重组株系,发现其Wolbachia的wsp基因存在明显的遗传重组现象。在向川安瘿蜂群落中的9个Wolbachia株系中,有5个株系为向川安瘿蜂和日本并腹客瘿蜂的共有株系,说明造瘿瘿蜂和客居瘿蜂之间存在Wolbachia的水平传播现象。可以推测,向川安瘿蜂和日本并腹客瘿蜂Wolbachia高水平多重感染的原因有二,即基因的遗传重组现象和水平传播。 (4)对获得的15种瘿蜂进行了Wolbachia感染的PCR检测,发现8种瘿蜂具Wolbachia感染,分别是向川安瘿蜂、麦氏安瘿蜂、锥栗瘿蜂、白球瘿蜂、日本并腹客瘿蜂、光顶并腹客瘿蜂、平滑客瘿蜂和重纹并腹客瘿蜂,感染的种类达53.3%。其中,麦氏安瘿蜂的感染率最高,接近100%;重纹并腹客瘿蜂的感染率最低,为26.7%。 (5)应用gatB、coxA、hcpA、ftsZ和fbpA5个保守基因序列,采用多位点序列分型(MLST)分析,从9种瘿蜂中获得了11个Wolbachia株系,且均为新株系。在11个株系中,具MLST等位基因共39个,其中有18个新等位基因,分别为gatB等位基因4个、coxA等位基因4个、hcpA等位基因5个、ftsZ等位基因2个和(?)fbpA等位基因3个。基于MLST分析,构建了瘿蜂Wolbachia的系统发育树;基于线粒体CO I基因序列,构建了宿主瘿蜂的系统发育树。瘿蜂感染Wolbachia的系统发生树与宿主的并不一致,且一些株系间Wolbachia的wsp基因序列一致,但保守的MLST序列却差异较大,显示本研究的瘿蜂种类间存在Wolbachia的水平传播。


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