基于线粒体COI基因研究松毛虫部分种类亲缘关系

【摘要】：为了研究松毛虫属7个主要种类的系统发育和亲缘关系,作者总结了前人的研究方法,对近年来的技术进展和应用情况做了综述,并对7个种类的松毛虫线粒体COI基因进行了测序。另外,对部分松毛虫线粒体基因COII、ND1、Cytb、16S和核糖体内转录间隔区ITS1和ITS2部分序列以及核基因延伸因子EF-1a进行了初步研究,结果如下: 马尾松毛虫、油松毛虫、赤松毛虫和落叶松毛虫的线粒体COI基因部分序列均为636bp,碱基的平均频率为A=34.75%,T/U=34.75%,C=15.25%,G=15.25%。马尾松毛虫遗传多样性最高(核酸多样度为3.93%),落叶松毛虫最低(0.629%)。4种松毛虫间的遗传距离由远及近为落叶×赤(0.083)落叶×马尾(0.068)落叶×油(0.066)赤×油(0.057)马尾×赤(0.054)马尾×油(0.012)。系统树上不能显著区分油松毛虫和马尾松毛虫,两者为同一物种。COI结果支持目前的分类系统。COI基因能够用于4种松毛虫之间的亲缘关系研究,适合作为种间的分子分类标记应用于松毛虫属昆虫分类鉴定。 利用COI序列推测马尾松毛虫、文山松毛虫、油松毛虫、赤松毛虫、落叶松毛虫、思茅松毛虫和云南松毛虫的进化顺序。经过替代模型和参数筛选,最佳模型和参数为T92+G (Tamura 3-parameter)。将黄褐天幕毛虫作为外群,用MEGA5.0软件分别使用NJ和MP方法构建系统发育树,结果显示两个系统树是一致的。7种松毛虫形成两个分支,一支为思茅松毛虫和云南松毛虫,其余的5种松毛虫形成另一个分支,马尾松毛虫和其它3个地理亚种聚到一起,再和落叶松毛虫聚到一起。结合COI的遗传距离,七种松毛虫演化顺序推测如下:马尾松毛虫、油松毛虫、赤松毛虫和落叶松毛虫拥有共同的祖先;思茅松毛虫和云南松毛虫拥有共同的祖先。油松毛虫和云南松毛虫出现的时间接近;赤松毛虫、落叶松毛虫和思茅松毛虫出现的时间接近,比油松毛虫晚;思茅松毛虫和马尾松毛虫不是由同一祖先演化而来。结合杂交遗传学、化学生态学和地统计学证实,松毛虫属昆虫的系统进化和地理分布有着必然的联系。 线粒体基因COII结果和COI一致,均可以用于松毛虫种间的系统发育研究;而Cytb的结果和其他基因有较大差异。ND1得到的序列太短,包含的信息少,需要重新设计引物再进行研究。核糖体基因ITS1序列和ITS2序列相比较,ITS2更适合于松毛虫种下分化的研究。而16S由于较高的保守性,不适合应用在松毛虫种间水平的研究。