草地螟不同地理种群的遗传多样性及迁飞轨迹分析

【摘要】： 草地螟Loxostege sticticalis L．是一种重要的迁飞性害虫，曾给我国三北地区的农牧业生产造成过巨大的经济损失。从1995年开始，草地螟种群数量开始回升，进入第3个暴发危害周期，并呈现出危害持续时间延长、发生危害期提早、各虫态发育龄期缩短、发生危害程度加重等特点，但由于草地螟主要发生在地广人稀的边远地区，监测、防治措施落后，对草地螟灾害的应急反应能力十分有限，因此提高草地螟的预测预报水平就显得尤为重要。迁飞是草地螟成虫的主要生理行为特征，也是其监测、预报困难和“防不胜防”的主要原因。目前草地螟迁飞行为的研究主要以雷达观测和吊飞模拟为主，受多种因素的制约，较难反映出草地螟实际的迁飞路径，因此限制了人们对草地螟迁飞的虫源及行为机制的了解。为进一步明确草地螟的迁飞规律，本研究应用分子标记法分析了不同地区的草地螟种群的遗传多样性，应用轨迹分析法探讨了第3个暴发周期草地螟迁飞的轨迹、虫源问题。 应用扩增片段长度多态性(Amplification Fragment Length Polymorphism，AFLP)技术对1代和越冬代草地螟各11个种群88个个体的DNA进行遗传多样性检测。结果显示，无论是1代还是越冬代草地螟，各种群的平均多态性比例较高，其中来自于种群内的遗传多态性比例要远远高于来自不同地理种群间的比例，这表明，各地理种群本身是一个遗传分化极大的混杂群体，而不同地理种群间的遗传差异相对较小。用系统聚类法对这些个体进行聚类分析的结果也表明，系统聚类不能将同一地理种群内的所有个体都明确分组，即草地螟自然种群无明显的地理阻隔，不同地理种群之间的遗传分化程度并不明显，从而从分子遗传变异的角度证明了草地螟是一种远距离迁飞昆虫，迁飞使得种群间的基因交流频繁。我国1代和越冬代成虫均存在明显的迁飞现象，两个世代之间“互为虫源地”的假说是可以成立的。 应用混合单粒子拉格朗日积分轨线模型(Hybrid Single-Particle Lagranian Integrated Trajectory，HYSPLT)轨迹分析平台对草地螟第3个暴发危害周期的3个大发生个例进行分析，结果表明，1997年张家口市1代草地螟大发生的虫源为蒙古国东南部及中蒙边境地区；2003年华北地区2代草地螟大发生的虫源主要为内蒙乌盟、鄂尔多斯以及蒙古国东南部地区；2004年东北地区1代草地螟大发生的虫源主要来自华北地区。据此推测，此次暴发危害周期中我国草地螟的虫源由3部分组成：(1)华北越冬基地；(2)蒙古国东南部和中蒙边境地区；(3)东北地区(本地虫源)。后两部分虽仅仅是我国虫源的补充，但确实是我国草地螟大发生不可忽略的一部分。 本研究首次将AFLP分子标记技术和HYSPLIT轨迹分析平台应用于草地螟的迁飞研究中，两者从不同的角度研究了我国草地螟迁飞的虫源关系，有助于深化对我国草地螟迁飞行为规律的了解。但高海拔地区和境外仍是迁飞研究的盲区，不排除这些地区存在大量虫源的可能性，有待于进一步明确。