Table Of Content昆虫学报!"#$%&#’(’)’*+"$,+&+"$!!"#$%&’(!()"*#$*(&-*+& ./0$’&1’+2)&34156781%&’(1&*1&&*
B#(0)<&’) 在花蓟马中的感染及其与寄
主线粒体 BC6多样性的关系
娄9恒! 陈雅婷! 张艳凯! 杨现明! 孙荆涛! 洪晓月!
"南京农业大学昆虫学系!南京%’&&,(#
摘要" %目的&R’)?$"1+$ 是一种广泛存在于节肢动物中的胞内共生细菌!影响寄主的生物学特性’ 花蓟马
F.$&W)+&+2))$ +&#’&/$ "^Y$8/;#是重要的害虫!对农作物及园林植物造成危害’ 本研究旨在明确R’)?$"1+$在花蓟马
中的感染情况!并分析其与寄主线粒体EL?多样性的关系’ %方法&采集中国境内%+个花蓟马自然种群!运用多
位点序列分型技术";"#J0#/6"WWUk"UK6UJ$\0K:!_<D^#对其体内R’)?$"1+$感染率及株系进行分析)利用线粒体;HJ
分子标记研究花蓟马的遗传分化及遗传多样性)通过比较感染和未感染R’)?$"1+$个体;HJ数据!探究R’)?$"1+$
多样性与寄主线粒体EL?多样性之间的关系’ %结果&花蓟马中R’)?$"1+$的感染率为&di+&d!共检测到(种
R’)?$"1+$株系"Ob0KJ’!Ob0KJ%!Ob0KJ2!Ob0KJA及Ob0KJ(#!均属于S大组且形成一个单系群’ R’)?$"1+$感染情况与
这些花蓟马种群"除TT! HC!^?和^N!Lh(#的线粒体EL?多样性相关!表现为不感染R’)?$"1+$的种群中线粒
体EL?单倍型多样性"D7#与核苷酸多样性"8+#均高于感染R’)?$"1+$的种群!且R’)?$"1+$感染率与D7呈显著
负相关"8h&]&(#’ ?_Og?分析表明花蓟马线粒体EL?遗传分化与R’)?$"1+$感染情况有关’ %结论&R’)?$"1+$
可能在侵染花蓟马种群后出现遗传分化)R’)?$"1+$感染与寄主线粒体EL?多样性有关’
关键词" 花蓟马) R’)?$"1+$) 多位点序列分析) 线粒体EL?) 遗传分化) 遗传多样性
中图分类号" M,+(])99文献标识码" ?99文章编号"&A(AF+%,+"%&’(#&*F&*(&F’’
B#(0)<&’) 0-"#$%0’-(-30%&4#)(%0’-&.0280%.,%BC6 30E#4&0%1 0-%.#
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基金项目$国家公益性行业科研专项/外来入侵害虫西花蓟马防控技术研究与示范0"%&&)&2&%(#
作者简介$娄恒!男!’,)+年生!河南新乡人!硕士研究生!研究方向为昆虫分子生态与进化!IF;B0#$%&’2’&%&++aK4B"]U."]6K
!通讯作者T/YYUW\/K.0K:B"J=/Y!IF;B0#$7$=/K:aK4B"]U."]6K
收稿日期‘U6U0@U.$%&’(F&%F’&)接受日期?66U\JU.$%&’(F&+F&%
*期 娄9恒等$ R’)?$"1+$在花蓟马中的感染及其与寄主线粒体EL?多样性的关系 99*(’
.0VVUYUKJ0BJ0/K /VF5+&#’&/$ ;JEL?0WYU#BJU. J/J=U\YUWUK6U/VR’)?$"1+$ 0KVU6J0/K]%T/K6#"W0/K&
HUKUJ06.0VVUYUKJ0BJ0/K /VR’)?$"1+$ /66"YYU. BVJUY0KVU6J0K:=/WJF5+&#’&/$ \/\"#BJ0/KW]R’)?$"1+$
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7#1 8’43&$ F.$&W)+&+2))$ +&#’&/$) R’)?$"1+$) ;"#J0#/6"WWUk"UK6UJ$\0K:"_<D^#) ;JEL?) :UKUJ06
.0VVUYUKJ0BJ0/K) :UKUJ06.0@UYW0J$
99共生菌R’)?$"1+$在多种节肢动物中普遍感染! 起寄主线粒体 EL?多样性降低最为普遍"C=BK:2#
其主要通过母系遗传进行传播">0#:UK8/U65UY2# $)]! %&’A#’ 基于 R’)?$"1+$ 对寄主 ;JEL?的影响!
$)]! %&&)#’ 为了能保证在寄主种群中稳定遗传! 在应用;JEL?进行种群遗传研究时要充分考虑共
R’)?$"1+$已演化出多种调控寄主生殖调控的机制! 生菌的影响因素’
包括胞质不亲和"6$J/\#BW;060K6/;\BJ080#0J$! TP#( 花蓟马 F.$&W)+&+2))$ +&#’&/$ "^Y$8/;#属蓟马
孤雌生殖"\BYJ=UK/:UKUW0W#(杀雄";B#UF50##0K:#和雌 科!是一种通过直接吸食汁液而破坏多种观赏性植
性化"VU;0K0ZBJ0/K#等"RUYYUK 2#$)]! %&&)#)同时! 物(果树以及蔬菜的杂食性昆虫">BKWUK 2#$)5!
R’)?$"1+$ 还 与 多 种 寄 主 " 如 秀 丽 隐 杆 线 虫 %&&2) _/"K. BK. _/YY0W! %&&*#!也是多种植物病毒
;$2&’.1$?7+#+/2)2*$&/#存在共生关系"EBY8$2#$)]! 的传播媒介"X##;BK 2#$)5! ’,,*#’ 近年研究表明!
%&’%#’ 一些研究表明!R’)?$"1+$ 还参与诱导宿主 R’)?$"1+$侵染蓟马科昆虫!且能够调控其生殖方式
免疫系统发生改变!提高对病毒及其他病原菌的抗 "f";;BK. _/Y0JZ!%&&)#!如R’)?$"1+$能够诱导食
性!如 R’)?$"1+$ 能够增强黑腹果蝇 -.’/’01+)$ 肉性蓟马细腰凶蓟马 F.$&W)+&’#1.+0/C2/0+@’.(+/孤雌
(2)$&’*$/#2.对% 种 ‘L?病毒"L/YB@0Y"W和 b#/65 生殖"?YB5B502#$)5! %&&’#’ 目前R’)?$"1+$在花蓟
>/"WU@0Y"W#的抗性"^U07U0YB2#$)]! %&&)#!在埃及 马中尚无相关研究’ R’)?$"1+$ 是否感染花蓟马,
伊蚊 !272/$2*<0#+中!R’)?$"1+$ 能够抑制登革热病 花蓟马中R’)?$"1+$ 能否影响其遗传分化, 这些问
毒侵染 "_/YU0YB2#$)]! %&&,#’ 近年来! 关于 题对于研究花蓟马种群动态以及对花蓟马的防治等
R’)?$"1+$的研究引起越来越多的关注’ 方面具有一定价值’ 本研究应用 GT‘技术检测来
寄主线粒体EL?";0J/6=/K.Y0B#EL?! ;JEL?# 自中国境内的%+ 个花蓟马自然种群R’)?$"1+$的感
与 R’)?$"1+$ 一起营母系遗传’ 因此!R’)?$"1+$ 在 染情 况! 并 运 用 多 位 点 序 列 分 型 ";"#J0#/6"W
寄主中的广泛分布与传播会对线粒体 EL?的变异 WUk"UK6UJ$\0K:! _<D^# 技术明确花蓟马体内
产生影响"!0::0KW2#$)]! %&&2) >"YWJBK. !0::0KW! R’)?$"1+$的株系类型)通过比较分析花蓟马线粒体
%&&(#’ 目前!已有研究表明内共生菌侵染与寄主 TOP"6$J/6=Y/;U/70.BWUW"8"K0JP#基因与 R’)?$"1+$
线粒体EL?关系可分为A 类$"’#内共生菌驱动的 株系的进化关系!探讨了在花蓟马种群中 R’)?$"1+$
;JEL?多样性降低"EUBK 2#$)]!%&&2) ‘BW:/K 2#$)]! 的侵染历史)同时!比较R’)?$"1+$的感染是否与寄主
%&&+) ‘B$6=/".="Y$2#$)]! %&’&#’ 例如! 感染 线粒体EL?存在相关性以推断 R’)?$"1+$ 的传播模
R’)?$"1+$的二斑叶螨 L2#.$&<"1>/>.#+"$2单倍型及 式!从而探究R’)?$"1+$感染对花蓟马线粒体EL?多
核苷酸多样性均低于不感染个体"N" 2#$)]! %&’’#) 样性的影响’ 研究结果有助于探究R’)?$"1+$的多样
"%#内共生菌感染不引起 ;JEL?多样性改变’ 例 性及其与宿主遗传结构的关系!同时可为我们分析宿
如!R’)?$"1+$ 在一种新热带区甲虫 ;12)<(’.01$ 主某些生物学特性的形成机制(宿主遗传分化和进化
$)#2.&$&/中的感染情况与寄主单倍型无关"fU##UY2# 等提供重要参考信息"‘/"WWUJBK. D/#0:KB6!’,,(#’
$)]!%&&A#)"2#内共生菌驱动的;JEL?遗传结构的
变异’ SB".Y$等 " %&&2 # 发 现 在 绿 头 苍 蝇 9:材料与方法
8.’#’"$))+01’.$ /+$)+$ 中 R’)?$"1+$ 株系与特定的线
粒体 EL?单倍型相对应’ LBY0JB等"%&&+#发现 9;9:样本收集和鉴定
R’)?$"1+$在初始不感染的种群中传播将会导致线 自%&&, 年+ 月-%&’’ 年) 月!在中国境内共采
粒体单倍型频率的改变!影响宽边黄粉蝶线粒体遗 集%+ 个花蓟马种群!共计(%) 个样本"表’!图’#’
传结构)"A#内共生菌驱动的 ;JEL?并系的产生 采样时!在花蓟马活动的植株花朵下放置一个白色
"D=/U;B5UY2#$)]! %&&A#’ 其中!R’)?$"1+$ 感染引 塑料托盘并轻拍花朵!或将花瓣单独放入装有,(d
99*(% 昆虫学报!"#$ %&#’(’)’*+"$ ,+&+"$ ()卷
表9:花蓟马样品信息及B#(0)<&’)感染情况
D(*)#9:Y-"’4,(%0’-’"C"),D(’,’+(() ’,.#,$) &(,2)#&(-3B#(0)<&’) 0-"#$%0’-&%(%+&
种群代码 采集地点 地理坐标 采集时间 样本数 线粒体单倍型 感染个体数 感染率"d# R’)?$"1+$品系
G/\"#BJ0/K T/##U6J0/K HU/:YB\=06 T/##U6J0/K DB;\#U ;JEL? PKVU6J0/K PKVU6J0/K R’)?$"1+$
6/.U #/6B#0J$ 6//Y.0KBJUW .BJU W0ZU =B\#/J$\UW K";8UY YBJU WJYB0K
北京 Ob0KJ’!Ob0KJ2!
S! 2,],+uL!’’+]22uI %&’&]) ’’ >B\%)!>B\A( A 2+]2+
SU040K: Ob0KJA
内蒙古包头 >B\%!+!’A!
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吉林长春 Ob0KJ’!Ob0KJA!
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新疆昌吉 >B\)!,!%&!
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云南大理 >B\2&!22!A&! Ob0KJ’!Ob0KJ2!
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广西桂林
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贵州贵阳 >B\’%!’*!’,!
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广东广州
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江苏淮安
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黑龙江哈尔滨 >B\+!*!’A!2%!
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江西九江 Ob0KJ’!Ob0KJ2!
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甘肃酒泉
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云南昆明 >B\’2!’+!%,! Ob0KJ’!Ob0KJ2!
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福建龙岩
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甘肃兰州 >B\+!22!2(!
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福建南平 >B\’+!’)!’,!
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LBK\0K:!b"40BK %+!%)!A(
山东青岛
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河北秦皇岛
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广东韶关
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河北石家庄 >B\’+!%’! Ob0KJ’!Ob0KJ%!
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辽宁沈阳 >B\+!’A!22!
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山东泰安
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山西太原
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江苏泰州 >B\’!2!+!’+!
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青海西宁 >B\’%!2’!2%!
QL 2+]+&uL!’&’])%uI %&’’]) ’2 A 2&]** Ob0KJ’!Ob0KJ(
Q0K0K:!M0K:=B0 22!A(
吉林延吉 >B\A!(!+!’&!’’!
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NBK40!!0#0K ’A!22!2A!2+!AA!A(
*期 娄9恒等$ R’)?$"1+$在花蓟马中的感染及其与寄主线粒体EL?多样性的关系 99*(2
酒精的广口瓶中!样本间距离至少在’ ;以上以保 序列提交至 R’)?$"1+$ _<D^数据库中!得到感染花
证样本个体之间无共同的亲本’ 蓟马的R’)?$"1+$序列型"WUk"UK6UJ$\U! D^#’
对采集的样本进行鉴定!并选择花蓟马进行下 9;=:花蓟马7EF基因扩增及测序
游实验’ 花蓟马的鉴定主要依据成虫形态!包括头部 样本通过引物 T’F!F’*(’ 和 T’FLF%2%, 扩增出
刚毛的位置(大小和数目!前背板!前翅以及腹部背板 ;HJ基因!约(*’ 8\片段"D0;/K 2#$)5!’,,A#’ GT‘
’!颜色特征以及第)节等特征"b"K.UY8"Y5!%&&)#’ 反应体系为 %( !<!包括 ’+]2 !<..>O!%]( !<
%
9;<:B#(0)<&’)检测及多位点序列分型 EYUB;^Bk S"VVUY"包含% ;;/#_:T##"bUY;UKJBW#!
%
EL?提取$首先向已编号的’]( ;<离心管内 %]& !<%]( ;;/#.L^GW"^BfB‘B#!&]% !<EYUB;
分别加入 (& !<D^I8"VVUY"’&& ;;/#3<LBT#!’& ^Bk EL?聚合酶"( X3!<#!’ !<EL?以及上下游
;;/#3<^Y0WF>T#!’ ;;/#3<IE^?!\>)]&#!然后分 引物各&]( !<"%& !;/#3<#’ 扩增条件为$,(c预变
别将离心管置于冰上)挑取单头花蓟马放入离心管 性2 ;0K),(c2& W!(2c 2& W!*%c A( W!2( 个循环)
内!立即用玻璃碾槌碾磨)碾磨后将离心管置于冰上 *%c延伸’& ;0K’ 扩增片段通过?7$GYU\ EL?凝胶
分别向离心管内加 % !<蛋白酶 f"’& ;:3;<#) 回收试剂盒"?7$HIL!美国#切胶回收并进行测序’
2*c下孵育2& ;0K)孵育后进行,(c变性( ;0K!以 9;>:系统发育分析
使蛋白酶 f失活)简单离心后! -%&c保存或立即 通过 T#"WJB#Q"^=/;\W/K 2#$)]! %&&%#进行序
作为GT‘反应的模板’ 列比对’ 应用S0/I.0J">B##! ’,,,#进行序列的编辑
R’)?$"1+$的GT‘筛选使用一对特异性引物O/0F 与比对’ 利用贝叶斯推断"SP#和最大似然法"_<#
)’b" (oF^HH^TT??^??H^H?^H??H???TF2o# 和 对串联的_<D^基因进行系统发育分析’ 对于串联
O/0F+,’‘"(oF?????^^???THT^?T^TT?F2o#!扩增 的数据!通过 !;/.#UJUWJ选用最适模型 H^‘sPsH
R’)?$"1+$表面蛋白"R’)?$"1+$ W"YVB6U\Y/JU0K#基因 模型!运用该模型!使用 _YSB$UW2]’ 进行贝叶斯分
O/0中一段长度约+&& 8\的序列"C=/" 2#$)]!’,,)#’ 析"‘/Kk"0WJBK. >"U#WUK8U65!%&&2#!分析从初始树
扩增条件为$,(c预变性2 ;0K),(c2& W!(%c 开始!% 个独立的运算!每一个都包括A 个链!运算
2& W!*%c ’]( ;0K!2( 个循环)*%c延伸* ;0K’ 反 ’& &&& &&& 代! 取 样 频 率 为 ’&&! 并 且 最 初 的
应中包括阴性"确定不感染 R’)?$"1+$ 的单头花蓟 % (&& &&&代遗弃’ 为剩余树计算后验概率’ _<树
马EL?#和阳性对照"确定感染R’)?$"1+$的单头花 由_IH?(]& 软件构建"^B;"YB2#$)]! %&’’#’
蓟马EL?#’ 通过’d的琼脂糖胶进行电泳检测!凝 ;HJ序列使用 EKBDG(]’&"<08YB./BK. ‘/ZBW!
胶电泳确定条带!所有阳性个体用来克隆并测序 %&&,#计算的单倍型数!单倍型多样性"D7#和核苷
"上海美吉生物医药科技有限公司#’ 酸多样性"8+#’ 在 LUJ[/Y5 中使用 _U.0BKF4/0K0K:
切胶回收目标GT‘产物!通过 ?7$GYU\ EL?凝 "SBK.U#J2#$)]! ’,,,#对 ;HJ单倍型种内的系统发
胶回收试剂盒"?7$HIL! XD?#进行产物纯化’ 将 育进行分析’
纯化产物与^YBKWF^’ 载体"^YBKWHUK S0/JU6=!北京# 9;?:种群遗传分化分析
连接!再转化到感受态大肠杆菌 %/"12.+"1+$ "’)+中! 通过?Y#Uk"0K @2]&’ 对其进行分子变异模型分
将菌液涂布于含(& ;:3!<氨苄的 <S培养基平板 析"?_Og?#"I76/VV0UY2#$)]! %&&(#以推断线粒体
上2*c倒置恒温培养’A =!观察蓝白菌落’ 挑取白 EL?基因分化与地理区域及 R’)?$"1+$ 感染情况的
色菌落置于已加入’ ;<液体 <S培养基"含&]’d 关系’ 以长江为界!将花蓟马种群分为南部种群
氨苄青霉素#的离心管中!2*c %(& Y3;0K 振荡培养 "^C! !!! LG! <N! DH! HC! H<! HN! f_和E<#和
过夜!然后将经过培养后的菌液直接进行 GT‘检 北部种群">?! ME! ^?! ^N! D!C! S!! M>E! DN!
测’ 经GT‘检测后将阳性克隆用于测序’ TT! N!! >‘S! S^! <C! QL! !M和 T!#)根据感染
通过分析 O/0序列!确认花蓟马感染一种 状态!将每个地理种群的花蓟马拆分为不感染亚种
R’)?$"1+$株系!随后通过( 个用于 R’)?$"1+$ _<D^ 群和感染亚种群!并将种群分为感染和不感染两大
的看家基因"@#/4! "’K!! @?0!! 1"0!及 *$#=# 进行 组’ 此外!我们还通过 DGDD ’2]& 软件对单倍型多
GT‘扩增!并克隆测序!具体方法见SB#./等"%&&+# 样性"D7#与%% 个种群"除TT! HC! ^?和^N! Lh
建立的分型方法以及多位点分型专用数据库 (#R’)?$"1+$ 感染率进行了 GUBYW/K 相关性分析!以
"=JJ\$33[[[]\"8;#WJ]/Y:3[/#8B6=0B3#’ 看家基因 探讨R’)?$"1+$对线粒体遗传多样性的影响’
99*(A 昆虫学报!"#$ %&#’(’)’*+"$ ,+&+"$ ()卷
表<:花蓟马B#(0)<&’) VMID等位基因
<:结果 D(*)#<:VMID())#)0$24’"0)#&’"B#(0)<&’) 3#%#$%#3"4’,
C"),D(’,’+(() ’,.#,$)
株系 D^值
<;9:花蓟马自然种群B#(0)<&’)感染情况 *$#= "’K! 1"0! @#/4 @?0!
DJYB0K D^@B#"U
R’)?$"1+$检测结果表明!%+ 个地理种群共(%)
Ob0KJ’ 2,* , ’2A ’(A ’%A %&)
个个体中!除 TT! !M! <C和 ^N种群不感染 Ob0KJ% 2,) , ’2A ’(( ’%A %&)
R’)?$"1+$外!其余%% 个地理种群的花蓟马均感染 Ob0KJ2 2,, , ’2A ’(( *2 ,
Ob0KJA A&& ’A) ’2A ’(( *2 ,
R’)?$"1+$’ 检测样本中共有 ’A2 个个体感染
Ob0KJ( A&’ 9%’*!9%&’!9%2*! ’%A ,
R’)?$"1+$!不同地理种群间感染率差异较大!在
!_<D^数据集新的等位基因?##U#UWKU[J/J=U_<D^.BJB8BWU]
&di+&d不等!平均感染率为%*d"表’#’
<;<:花蓟马中感染B#(0)<&’)株系类型以及分布情况 M>E! DH! D!C! ^C和QL#检测到Ob0KJ’!感染
通过对 R’)?$"1+$ O/0序列及 _<D^序列的分 率约为(&]2d)’A 个地理种群"S!! S^! E<! H<!
析!发现在 %+ 个花蓟马地理种群中共感染 ( 种 HN! >?! !!! f_! <N! LG! M>E! D!C! ^C和 ^?#
R’)?$"1+$ 株系! 依据命名规则命名为 Ob0KJ’! 中检测到Ob0KJA!感染率约为2%]’d)仅在% 个 D!C
Ob0KJ%! Ob0KJ2! Ob0KJA 和Ob0KJ("表’#’ 其中, 个 种群个体中检测到 Ob0KJ%!感染率极低"’]2,d#)
地理种群"!<! !N! >?! <N! LG! ME! M>E! ^C和 在( 个种群中"S!! E<! !!! f_及 D!C#检测到
QL#发现双感染现象’ 通过对单感染 R’)?$"1+$"仅 Ob0KJ2!其感染率也较低"%]%d i’&d#)在, 个种
有’ 条特异的O/0序列#的花蓟马进行多位点序列 群"S^! T!! E<! >‘S! f_! DN! ME! QL和N!#中
分型技术"_<D^#分析!发现在感染个体中有( 个序 检测到Ob0KJ(!且地理分布较广"表’!图%#’
列型"WUk"UK6UJ$\UW! D^W#与 O/0序列型匹配"表 <;= :花蓟马线粒体 7EF基因单倍型与
%#’ 根据串联 _<D^基因系统发育分析表明!( 个 B#(0)<&’)株系的关系
D^W均属于S大组!D^间遗传分化较小"图’#’ 对%+ 个花蓟马种群"共 (%) 头#进行线粒体
从 R’)?$"1+$ 株系的分布来看!%% 个感染 ;HJ基因单倍型分析!我们发现这些花蓟马种群中
R’)?$"1+$ 的花蓟马种群中!’* 个地理种群"S!! 共有A) 个单倍型’ 与R’)?$"1+$感染情况相关性的
S^! E<! H<! HN! HC! >?! !!! f_! <N! LG! ME! 分析发现!感染 R’)?$"1+$ 的个体中存在’( 种单倍
图’9基于_<D^看家基因串联序列"%&*, 8\#的花蓟马中R’)?$"1+$系统发育分析
b0:]’9G=$#/:UKUJ06/VR’)?$"1+$ WJYB0KW0K F.$&W)+&+2))$ +&#’&/$ 8BWU. /K J=U_<D^6/K6BJUKBJU. .BJB"%&*, 8\#
*期 娄9恒等$ R’)?$"1+$在花蓟马中的感染及其与寄主线粒体EL?多样性的关系 99*((
图%9R’)?$"1+$株系在中国花蓟马种群中的分布
b0:]%9E0WJY08"J0/K /VR’)?$"1+$ @BY0BKJW0K J=UU7B;0KU. \/\"#BJ0/KW/VF.$&W)+&+2))$ +&#’&/$ 6/##U6JU. B6Y/WWT=0KB
地图来自国家测绘局官方网站’亿示意地图版(’ _B\VY/;DSD_’&& ;0##0/K6BYJ/:YB;(]
型!不感染个体中存在 A2 种单倍型’ 相同线粒体 方式中!按照感染状态分组方式下的组之间的变异
EL?单倍型可以携带不同 R’)?$"1+$ 株系!如单倍 所占的比例比按照地理区域分组方式下的组之间的
型>%)!>A( 和 >2& 分别与A! 2 和 % 个 R’)?$"1+$ 比例高!达到 ,]%Ad!也就是说花蓟马个体间
株系相对应’ 反之亦然!相同的R’)?$"1+$株系也与 R’)?$"1+$感染与否造成的遗传分化比地理区域造
不同;HJ单倍型相对应!如 Ob0KJ’ 在( 个单倍型出 成的遗传分化更为显著!同时证明了线粒体 EL?的
现">%(!>%)!>2&!>A’ 及 >A(#!Ob0KJ( 在 + 个单 遗传分化与R’)?$"1+$存在一定的联系"表(#’
倍型中出现">2%!>22!>2+!>2*!>A& 及 >A(#’
Ob0KJ% 仅与一个单倍型对应!且只存在于一个种群 =:讨论
"D!C#"图% 和2#’
<;>:B#(0)<&’)感染与花蓟马线粒体 BC6多样性 本研究检测%+ 个花蓟马种群R’)?$"1+$感染率
有关 为&di+&d!说明R’)?$"1+$ 能够侵染花蓟马’ 然
研究表明!感染R’)?$"1+$的花蓟马种群单倍型 而!并不是所有花蓟马种群 R’)?$"1+$ 感染率都为
多样性"D7#和核苷酸多样性"8+#显著低于未感染 ’&&d!不同地理种群 R’)?$"1+$ 感染率仍有较大差
种群"感染种群$D7 v&](++! 8+v&]&&’+))不感染 异’ 目前!R’)?$"1+$在花蓟马中的传播率对寄主适
种群$D7v&])A+! 8+v&]&&A2(#"表 A#’ 同时! 合度的影响以及 TP等生殖方面的影响都需要进一
GUBYW/K相关分析表明花蓟马单倍型多样性"D7#与 步的研究’
R’)?$"1+$感染率呈显著负相关性"6v-&]((+!!! 通过分析花蓟马种群 ;JEL?序列及感染
8h&]&(!图A#’ R’)?$"1+$的株系!可揭示二者之间的内在联系’ 基
种群遗传分化分析"?_Og?#结果显示无论以 于O/0序列及_<D^分析发现( 种 R’)?$"1+$ 株系!
哪种方式分组!组之间的分化都达到了极显著的水 且株系间 O/0序列变异较小’ 这一结果表明!
平"8h&]&&&’#"表(#’ 数据集’".BJBWUJ’#显示 R’)?$"1+$株系可能共同来自于历史上某一次侵染
不同地理区域单倍型之间存在显著分化!表明在这 的一种R’)?$"1+$株系! R’)?$"1+$ 可能初始侵染后
些种群由于存在较强的地理隔离!而存在较小的基 产生遗传分化’ 研究还发现感染及未感染
因流’ 数据集%".BJBWUJ%#显示单倍型和感染状态 R’)?$"1+$个体间存在共享单倍型!造成这种现象的
之间的联系"F v&]2,)’+!8h&]&&&’#!这一结果 原因可能是当 R’)?$"1+$ 垂直传播率不高时!
,L
表明花蓟马较高的遗传分化发生在不同感染类型的 R’)?$"1+$在世代传递中丢失!但是由于 ;JEL?和
个体间!同时!花蓟马线粒体单倍型并不呈随机分 R’)?$"1+$ 同时营母系遗传">0KY06= 2#$)]! %&&%)
布!而是与其R’)?$"1+$感染类型相关’ 在两种分组 T=BY#BJ2#$)]! %&&,#!即使在 R’)?$"1+$ 感染丢失的
99*(+ 昆虫学报!"#$ %&#’(’)’*+"$ ,+&+"$ ()卷
表=:B#(0)<&’)感染情况以及不同种群中单倍型分布
D(*)#=:Y-"#$%0’-4(%#(-3.(2)’%12#30E#4&0%1 ’"B#(0)<&’) (,’-/&%30""#4#-%2’2+)(%0’-&’"C"),D(’,’+(() ’,.#,$)
感染个体数 非感染个体数
种群代码 线粒体EL?单倍型 线粒体EL?单倍型
L";8UY/V0KVU6JU. L";8UY/V"K0KVU6JU.
G/\"#BJ0/K6/.U ;JEL?=B\#/J$\U ;JEL?=B\#/J$\U
0K.0@0."B#W 0K.0@0."B#W
S! A >B\%) * >B\%)!A(
S^ + >B\+!>B\2+!>B\A( %, >B\%!+!’A!22!2+!A(
TT & A >B\%!+!2+
T! ’ >B\2* %& >B\)!,!%&!2*!2)!2,
E< ’, >B\2&!22!A&!A(!A+ %+ >B\2&!A(!A+!A*
H< ’* >B\%) ’A >B\’+!%)
HN A >B\%2!%) ’% >B\’*!’,!%2!%A!%)
HC ’ >B\%) ’ >B\%)
>? ’A >B\%) ’( >B\’+!%)!A(
>‘S A >B\2+!>B\A( %) >B\+!*!’A!2%!22!2+!A’!A(
!! + >B\%%!%) A >B\%)
!M & %& >B\22
f_ ) >B\2&!A( ’* >B\’2!’+!%,!2&!A%!A2!A(
<N + >B\%) 2& >B\’+!’,!%)
<C & %A >B\+!22!2(!A(!A)
LG 2 >B\%) %) >B\’+!’)!’,!%+!%)!A(
ME 2 >B\%)!2+ 2 >B\%)
M>E A >B\%)!A( ( >B\%)
DH 2 >B\%) * >B\%*!%)
D!C ’2 >B\%’!%) ’% >B\’+!%)!A(
DN % >B\2+ ) >B\+!’A!22!2+!A(
^? ’ >B\%) ’ >B\+
^N & 2 >B\’(!2+!A(
^C ’) >B\%(!%)!A( %) >B\’!2!+!’+!%(!%)!A(
QL A >B\2%!A( , >B\’%!2’!2%!22!A(
N! % >B\2+!A’ 2& >B\A!(!+!’&!’’!’A!22!2A!2+!AA!A(
总计^/JB# ’A2 ’( 2)( A2
图29花蓟马线粒体EL?单倍型中接网络分析及R’)?$"1+$感染情况
b0:]29_U.0BKF4/0K0K:KUJ[/Y5W/VF.$&W)+&+2))$ +&#’&/$ ;JEL?";HJ# =B\#/J$\UWBWW/60BJU. [0J= R’)?$"1+$ 0KVU6J0/K WJBJ"W
*期 娄9恒等$ R’)?$"1+$在花蓟马中的感染及其与寄主线粒体EL?多样性的关系 99*(*
表>:花蓟马线粒体BC6单倍型多样性及核苷酸多样性
D(*)#>:,%BC6(-3-+$)#’%03#30E#4&0%1 0-C"),D(’,’+(() ’,.#,$)
种群代码 感染情况 单倍型数量 单倍型多样性 核苷酸多样性
G/\"#BJ0/K6/.U PKVU6J0/KWJBJ"W I1 D7 8+
S! Ob0KJ’!Ob0KJ2!Ob0KJA % &]’)%"&]’AA# &]&&&2%"&]&&&%(#
S^ Ob0KJ’!Ob0KJA!Ob0KJ( + &]*+("&]&A(# &]&&A’("&]&&&(%#
TT 2 &])22"&]%%%# &]&&++)"&]&&’,%#
T! Ob0KJ( + &]+2)"&]&,)# &]&&A%("&]&&&*&#
E< Ob0KJ’!Ob0KJ2!Ob0KJA!Ob0KJ( + &](A’"&]&*%# &]&&’*A"&]&&&A(#
H< Ob0KJ’!Ob0KJA % &]’%("&]&**# &]&&&)*"&]&&&(A#
HN Ob0KJ’!Ob0KJA ( &]*&&"&]&)&# &]&&(2&"&]&&&(&#
HC Ob0KJ’ ’ &]&&&"&]&&&# &]&&&&&"&]&&&&&#
>? Ob0KJ’!Ob0KJA 2 &]’2("&]&)(# &]&&&(,"&]&&&AA#
>‘S Ob0KJ( ) &])2,"&]&2%# &]&&2*,"&]&&&(&#
!! Ob0KJ’!Ob0KJ2!Ob0KJA % &]%&&"&]’(A# &]&&&2("&]&&&%*#
!M ’ &]&&&"&]&&&# &]&&&&&"&]&&&&&#
f_ Ob0KJ’!Ob0KJ2!Ob0KJA!Ob0KJ( * &]()&"&]’&)# &]&&’)%"&]&&&(A#
<N Ob0KJ’!Ob0KJA 2 &](+&"&]&+)# &]&&A&)"&]&&&2)#
<C ( &]++*"&]&+2# &]&&%%("&]&&&+(#
LG Ob0KJ’!Ob0KJA + &]+’,"&]&)&# &]&&A%A"&]&&&(&#
ME Ob0KJ’!Ob0KJ( % &]222"&]%’(# &]&&’’+"&]&&&*(#
M>E Ob0KJ’!Ob0KJA % &]%%%"&]’++# &]&&&2,"&]&&&%,#
DH Ob0KJ’ % &]%&&"&]’(A# &]&&&2("&]&&&%*#
D!C Ob0KJ’!Ob0KJ%!Ob0KJ2!Ob0KJA A &]%2&"&]’’&# &]&&&,+"&]&&&((#
DN Ob0KJ( ( &])&&"&]’&&# &]&&2%,"&]&&’&2#
^? Ob0KJA % ’]&&&"&](&&# &]&&)*’"&]&&A2+#
^N 2 ’]&&&"&]%*%# &]&&()’"&]&&%%+#
^C Ob0KJ’!Ob0KJA * &]2)+"&]&,&# &]&&%2%"&]&&&+(#
QL Ob0KJ’!Ob0KJ( ( &]*(+"&]&,*# &]&&%A’"&]&&&*&#
N! Ob0KJ( ’2 &])%’"&]&+’# &]&&A*,"&]&&&(,#
PL 感染个体PKVU6JU.0K.0@0."B#W ’( &](++"&]&A+# &]&&’+)"&]&&’2(#
XL 不感染个体XK0KVU6JU.0K.0@0."B#W A2 &])A+"&]&’’# &]&&A2("&]&&%A%#
括号中数值示标准差’ gB#"UW0K\BYUKJ=UWUWBYU,-]
图A9GUBYW/K相关系数分析单倍型多样性与R’)?$"1+$感染率之间的关系
b0:]A9GUBYW/K 6/YYU#BJ0/KW8UJ[UUK =B\#/J$\U.0@UYW0J$"D7# BK. J=U0KVU6J0/K YBJU/VR’)?$"1+$ 0K F.$&W)+&+2))$ +&#’&/$
99*() 昆虫学报!"#$ %&#’(’)’*+"$ ,+&+"$ ()卷
表?:6VO\6分析花蓟马遗传多样性
D(*)#?:6VO\6(-()1&0&’"%.#/#-#%0$E(40(%0’-0-C"),D(’,’+(() ’,.#,$)
变异来源 平方和 变异组分 占总变异比例"d# 固定系数
数据集 子集 自由度 8值
D/"Y6U/V D";/V gBY0BK6U GUY6UKJB:U/V b07BJ0/K
EBJBWUJ D"8WUJW 7@ 8F@B#"U
@BY0BJ0/K Wk"BYUW 6/;\/KUKJ @BY0BJ0/K 0K.U7
数据集’"所有个体!地理区域分组#
EBJBWUJ’ "B##[email protected]/:U/:YB\=06B#YU:0/KW#
分组间变异
’ %*](+% &]&+2&2gB (]A+
?;/K::Y/"\W
组内种群间变异
%A ’)%]&A) &]2A)+%g8 2&]’)
D/"J=B## ?;/K:\/\"#BJ0/KW[0J=0K:Y/"\W
’ &]2(+A& h&]&&&’
L/YJ= 种群内变异
B## (&2 2*2],’( &]*A22*g6 +A]2+
R0J=0K\/\"#BJ0/KW
总变异
(%) ()2](%+ ’]’((&%
^/JB#
数据集%"所有个体!感染情况分组#
EBJBWUJ%"B##[email protected]/Y.0K:J/0KVU6J0/KWJBJ"W#
分组间变异
’ %)]%() &]’&,&(gB ,]%A
?;/K::Y/"\W
组内种群间变异
A+ %’%]22% &]2+&)2g8 2&]()
PKVU6JU. ?;/K:\/\"#BJ0/KW[0J=0K:Y/"\W
% &]2,)’+ h&]&&&’
XK0KVU6JU. 种群内变异
A)2 2A2]&A2 &]*’&%2g6 +&]’)
R0J=0K\/\"#BJ0/KW
总变异
(2& ()2]+22 ’]’)&’’
^/JB#
情况下!与其相关联的;JEL?单倍型仍能够随着母 进行遗传分化分析时!除了考虑地理因素以外!还须
体细胞遗传给不感染个体!通过这个过程的不断累 考虑寄主 R’)?$"1+$ 感染情况’ 我们推测R’)?$"1+$
积!不感染个体获得与感染个体一致的单倍型’ 另 感染引起遗传分化可能是由于其对寄主生殖的影响’
外!我们还通过检测花蓟马种群;JEL?序列来分析 R’)?$"1+$ 通过对寄主产生生殖调控!导致寄主生殖
R’)?$"1+$感染与寄主个体 ;JEL?多样性及进化有 隔离!影响寄主种内基因交流!从而导致寄主线粒体
关’ 不感染种群 D7 和 8+比感染种群高!同时! EL?多样性降低"EUBK 2#$)]! %&&2) ‘BW:/K 2#$)]!
GUBYW/K相关分析表明 D7 随 R’)?$"1+$ 感染率的增 %&&+) ‘B$6=/".="Y$2#$)]!%&’&) D;0J= 2#$)]!%&’%#’
加而下降’ 基于以上两点!推断R’)?$"1+$的感染可 通过研究分析花蓟马中 R’)?$"1+$ 株系的系统
能导致线粒体EL?多样性下降’ 同时!通过分子变 发育关系及侵染历史!揭示了R’)?$"1+$侵入花蓟马
异模型分析!进一步验证了花蓟马种群遗传分化与 种群并且出现遗传分化’ 同时!R’)?$"1+$ 感染可能
R’)?$"1+$的感染类型相关’ 与我们结果类似!库蚊 导致线粒体 EL?多样性降低’ 我们之后还将从花
中R’)?$"1+$感染降低寄主的线粒体多样性"‘BW:/K 蓟马中维持R’)?$"1+$的感染机制与适应性!垂直传
2#$)]! %&&+#’ ‘B$6=/".="Y$等"%&’&#在对金小蜂 播率以及胞质不亲和强度!其与线粒体EL?互作机
的研究中也发现!R’)?$"1+$感染对寄主线粒体存在 制等其他方面进行进一步研究!从而揭示 R’)?$"1+$
与线粒体EL?之间的关系以及R’)?$"1+$与花蓟马
一种选择性扫除效应"WU#U6J0@UW[UU\#!从而降低了
的互作关系’
宿主的线粒体多样性’ R’)?$"1+$ 感染的一种果蝇
-.’/’01+)$ .2"2&/的 线 粒 体 多 样 性 比 不 感 染
参考文献 #F#"#4#-$#&$
R’)?$"1+$姐妹种 -.’/’01+)$ />?P>+&$.+$ 的线粒体多
样性低"D=/U;B5UY2#$)]!%&&A#’ 同时!发现截形叶 ?YB5B50L!_0$/W=0^!L/.B>!%&&’]R’)?$"1+$F;U.0BJU.\BYJ=UK/:UKUW0W
螨的R’)?$"1+$感染个体比不感染个体线粒体 EL? 0K J=U\YU.BJ/Y$J=Y0\WF.$&W)+&’#1.+0/C2/0+@’.(+/"^=$WBK/\JUYB$
PKWU6JB#]8.’"565,’"5=!%+)"’A*’#$’&’’-’&’+]
单倍型多样性"D7#和核苷酸多样性"8+#低"C=BK:
SB#./<! >/J/\\ !TE! !/##U$f?! S/Y.UKWJU0K D‘! S08UYD?!
2#$)]! %&’2#’
T=/".="Y$‘‘! >B$BW=0T! _B0.UK _T! ^UJJU#0K >! RUYYUK !>!
研究还表明!R’)?$"1+$感染较地理区域对花蓟
%&&+]_"#J0#/6"WWUk"UK6UJ$\0K:W$WJU; V/YJ=UUK./W$;80/KJ
马种群遗传分化的影响更为显著’ 因此!在对寄主 R’)?$"1+$ 0+0+2&#+/] !00)5 %&C+.’&5 B+".’?+’)]! *% "’’ #$
*期 娄9恒等$ R’)?$"1+$在花蓟马中的感染及其与寄主线粒体EL?多样性的关系 99*(,
*&,)-*’’&] "T=Y$W/;U#0.BU!TBWW0.0KBU#]B’)5%"’)]!’2")#$%A&(-%A%&]
SBK.U#J>!! b/YWJUYG! ‘|=#?! ’,,,]_U.0BKF4/0K0K:KUJ[/Y5WV/Y f";;D!_/Y0JZH!%&&)]b0YWJ.UJU6J0/K/VR’)?$"1+$0KBYY=UK/J/5/"W
0KVUYY0K:0KJYBW\U60V06\=$#/:UK0UW]B’)5=+’)5%C’)]!’+$2*-2)] \/\"#BJ0/KW/VJ=Y0\WW\U60UW" ^=$WBK/\JUYB$ ^=Y0\0.BUBK.
SB".Y$I! SBYJ/W!! I;UYW/K f! R=0J[/YJ= ^! RUYYUK !>! %&&2] G=#BU/J=Y0\0.BU# BK. 0JWY/#U0K YU\Y/."6J0/K]%&C+.’&5%&#’(’)]!
R’)?$"1+$ BK. :UKUJ06 @BY0B80#0J$ 0K J=U 80Y.KUWJ8#/[V#$ 2*"+#$’A%%-’A%)]
8.’#’"$))+01’.$/+$)+$]B’)5%"’)]!’%$’)A2-’)(A] <08YB./G!‘/ZBW!!%&&,]EKBDG@($BW/VJ[BYUV/Y6/;\YU=UKW0@UBKB#$W0W
T=BY#BJD! E"\#/"$?! >/YKUJJI?! E$W/K I?! EB@0UWL! ‘/.UY065 /VEL?\/#$;/Y\=0W;.BJB]=+’+&@’.($#+"/!%($’A(’-’A(%]
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R’)?$"1+$BK.;0J/6=/K.Y0B0KD<0’)+(&$/?’)+&$]=B;%C’)5=+’)]! <_!‘/6=BST! >B##F_UK.U#0K D! EB$?! ‘0U:#UY_! >":/<I!
,"’#$+A] !/=KW/KfL!fB$S>!_6HYB[[email protected]>"Y5?b!‘$BKG?!
EBY8$?T! ?Y;WJY/K:DE! SB= HD! fB"YH! >":=UW_?! fB$D_! OoLU0##D<! %&&,]?R’)?$"1+$ W$;80/KJ0K !272/$2*<0#+#0;0JW
f/#.54}YG! ‘B0K8/[<! ‘B.V/Y. ?E! S#B7JUY_<! ^BK$BgL! 0KVU6J0/K[0J=.UK:"U!T=05"K:"K$B! BK. 8)$/(’7+>(];2))!’2,$
^YUUW?!! T/Y.B"7‘! RBWJ#0K:!_! _B5U\UB6US<! %&’%] ’%+)-’%*)]
?KB#$W0W/V:UKUU7\YUWW0/K VY/;J=UR’)?$"1+$ :UK/;U/VBV0#BY0B# _/"K. <?! _/YY0WET! %&&*]^=U0KWU6J/Y.UY^=$WBK/\JUYB$
KU;BJ/.UW"\\/YJW8/J= ;UJB8/#06BK. .UVUKW0@UY/#UW[0J=0K J=U 6#BWW0V06BJ0/K@UYW"WW$WJU;BJ06W]4’’#$K$!’++)$2,(-A’’]
W$;80/W0W]E2&’(262/]!%%"’%#$%A+*-%A**] LBY0JBD! L/;"YB_! fBJ/N! b"5BJW" ^! %&&+]HUKUJ06WJY"6J"YU/V
EUBK_E!SB##BY.f!!H#BWW?!R0##0B;!!SB##BY.O!%&&2]PKV#"UK6U W08#0K:8"JJUYV#$W\U60UWBVVU6JU. 8$R’)?$"1+$ 0KVU6J0/K W[UU\$
/VJ[/R’)?$"1+$ WJYB0KW/K \/\"#BJ0/K WJY"6J"YU/VIBWJ?VY06BK U@/#"J0/KBY$BK. 80/:U/:YB\=06B#0;\#06BJ0/KW]B’)5%"’)]! ’($
-.’/’01+)$/+(>)$&/]E2&2#+"/!’+("A#$’,(,-’,+,] ’&,(-’’&)]
I76/VV0UY<!<B@B#H!D6=KU0.UYD!%&&(]?Y#Uk"0K "@UYW0/K2]&#$ BK ‘BW:/K!<!HB;WJ/KTI!‘UKQ!%&&+]D"Y@0@B#/VR’)?$"1+$0+0+2&#+/0K
0KJU:YBJU. W/VJ[BYU\B65B:UV/Y\/\"#BJ0/K :UKUJ06W.BJBBKB#$W0W] 6U##FVYUU;U.0";]!00)5%&C+.’&5B+".’?+’)]!*%"’’#$+,2A-+,2*]
%C’)5=+’+&@’.(]H&)+&2!’$A*-(&] ‘B$6=/".="Y$‘!HY0##UK8UY:UYSf!HB.B"!!S04#W;B‘[email protected]
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