橡实象虫及其近缘种基于线粒体DNA COⅡ基因的分子系统学研究

橡实象虫(Curculio arakawai)是危害柞树果实(橡实)和嫩芽的主要害虫。基于探索害虫的系统发育和遗传进化机制的目的,以线粒体DNA(mitochondrial DNA,mtDNA)编码的细胞色素氧化酶Ⅱ(cytochrome oxidaseⅡ,COⅡ)基因作为分子标记,对橡实象虫及10个近缘种昆虫进行分子系统学研究。序列分析表明:橡实象虫及10个近缘种的mtDNA COⅡ基因序列全长687bp(不同橡实象虫样本获得的目的基因在GenBank的登录号包括GU945544、GU945545、GU945546),共编码228个氨基酸;mtDNA COⅡ基因表现出明显的A+T含量偏向性,密码子不同位点碱基的使用也存在明显的A+T含量偏向性,mtD-NA COⅡ基因的碱基颠换数总体上高于转换数,颠换主要发生在A←→T间,转换主要发生在T←→C间。遗传变异分析表明,橡实象虫及10个近缘种的核苷酸多态性位点百分率为39.7%,氨基酸突变率为30.3%。分别采用UPGMA法、NJ法和MP法构建橡实象虫及10个近缘种间的COⅡ基因系统进化树,各物种间的拓扑关系虽然稍有差异,但系统进化关系却完全一致,即物种间分别以所在的属聚在一起,形成Curculio、Ceutorhynchus和Peritelus3个属群,其中Curculio属和Ceutorhynchus属的系统进化关系较近,二者聚在一起形成一大支,而Peritelus属单独形成一支。     

DNA条形码技术在草地天敌昆虫分类鉴定中的应用

利用DNA条形码技术对收集到的8种草地螟寄生性天敌昆虫线粒体DNA细胞色素C氧化酶亚基Ⅰ(mtDNA COⅠ)的部分序列进行测定,通过比对分析,以邻接法(NJ)和最大简约法(MP)构建天敌昆虫系统发育树,以Kimura双参数模型计算天敌昆虫种内及种间的遗传距离。结果发现:与Genbank中寄生蝇及寄生蜂序列进行对比、剪切,共得到584bp的寄生蝇条形码基因序列49条、625bp的寄生蜂条形码基因序列45条。其中,49条寄生蝇的平均碱基含量中AT含量为71.1%,大于GC含量;45条寄生蜂的平均碱基含量中AT含量为74.0%,大于GC含量;均表现出AT偏向性。4种寄生蝇种内平均遗传距离为0.0015,种间平均遗传距离为0.1137;4种寄生蜂种内平均遗传距离为0.0015,种间平均遗传距离为0.3010,两类天敌昆虫的种间遗传距离均远大于种内遗传距离;聚类分析显示每一种天敌对应一个分支。说明基于COⅠ基因的条形码技术可以用于草地螟寄生性天敌昆虫的鉴别。     

辽宁地区柞园新记录害虫多斑柞跳象的初步鉴定

近期在辽宁柞蚕区发现了一种新的柞树潜叶性害虫。将昆虫线粒体细胞色素C氧化酶亚基Ⅰ基因(mtD NA COⅠ)序列作为DNA条形码,结合形态特征对害虫进行分类鉴定。以单头试虫的基因组DNA为模板,用mtD NA COⅠ通用引物PCR扩增得到了试虫的mtD NA COⅠ基因片段(GenB ank登录号:KX657707~KX657709)。将获得的基因片段序列在NCBI数据库进行BLAST同源性搜索,在GenB ank中未搜索到该试虫的相关序列信息,但与鞘翅目Coleoptera象甲科Curculionidae象甲亚科Curculioninae的Orchestes jota mtD NA COⅠ同源片段序列(GenB ank登录号:KJ963227.1)的相似度最高,为86%。室内观察其成虫、幼虫和蛹的形态特征:成虫体长3.7~4.0 mm,喙长0.8~1.0 mm,鞘翅,后足发达,腿节粗壮;老熟幼虫5~7 mm,体节12节,无足,具步泡突;蛹为裸蛹。基于试虫的mtD NA COⅠ分子鉴定标记,结合试虫与原有记录形态特征的比较结果,初步鉴定新发现的柞树潜叶性害虫为跳象亚科Rhynchaeninae跳象属Rhynchaenus的多斑柞跳象Rhynchaenus(Orchestes)maculosus。     

柞园栎树林中刺蛾科昆虫的DNA条形编码及其在系统分类中的应用

刺蛾科昆虫是柞园栎树林中的重要害虫类群。克隆了栎树林中主要刺蛾科昆虫的线粒体细胞色素C氧化酶亚基Ⅰ基因(mtDNA COⅠ,Gen Bank登录号:KP727647~KP727664),以此作为供试刺蛾科昆虫的DNA条形编码基因分析其碱基组成特点和遗传进化规律,探讨将其应用于栎树林中刺蛾科害虫的分类鉴定和系统进化关系研究的可行性。刺蛾科昆虫各物种间的mtDNA COⅠ基因碱基组成差异不明显,碱基T、C、A、G的平均含量分别为38.0%、16.2%、30.7%和15.1%,AT含量为68.7%,显著高于GC含量(31.3%),表现出明显的AT使用趋向性;碱基明显倾向于使用T(AT偏倚度为-0.106 26),具有较弱的C偏好性(GC偏倚度为-0.035 14),不同物种间该基因碱基T使用偏好程度差异较大。刺蛾科昆虫mtDNA COⅠ基因碱基变异率为26.64%,碱基颠换明显高于转换(R值为0.75)。刺蛾科昆虫各物种mtDNA COⅠ基因的平均进化率为11.5%,进化率最大的发生在锯纹岐刺蛾Austrapoda seres与中国扁刺蛾Thosea sinensis间,进化率最小的发生在黄刺蛾Monema flavescens与梨娜刺蛾Narosoideus flavidorsalis之间。在刺蛾科昆虫mtDNA COⅠ基因的系统进化树中,中国绿刺蛾Parasa sinica和中国扁刺蛾Thosea sinensis聚在一起形成一个单系,其他物种聚在一起形成另外一个单系。以上结果表明,mtDNA COⅠ基因可作为DNA条形编码用于栎树林刺蛾科害虫的分类鉴定和系统进化研究。     

珍稀绢丝昆虫柳蚕的DNA条形编码与系统进化初步分析

利用DNA测序技术获得柳蚕(Actias selene)线粒体细胞色素酶C亚基Ⅰ基因(COI)5′端574 bp的片段,作为用于柳蚕种质资源分子鉴定的DNA条形编码(GenBank:FJ358505)。测定的柳蚕COI基因序列与其它大蚕蛾科绢丝昆虫的COI序列一样,均表现出偏好于碱基T的倾向(AT skew=-0.179)。在所分析的蚕类昆虫中,柳蚕与合目大蚕蛾的遗传距离最小(0.120),而与蓖麻蚕之间的遗传距离最大(0.138)。构建的NJ和UPGMA分子树中,大蚕蛾科的柳蚕属、柞蚕属、蓖麻蚕属、大乌桕蚕属、栗蚕属均各自形成一个支系,并且明显形成两个分支:大蚕蛾族(saturni-ini),包括柳蚕、柞蚕和栗蚕;眉纹大蚕蛾族(attacini),包括蓖麻蚕和大乌桕蚕。这一结果与传统分类一致。     

基于mtDNA COⅠ基因的DNA条形码技术鉴定鞘翅目幼虫

传统的形态学分类很难鉴定昆虫的蛹和幼虫。鞘翅目是昆虫纲中最大的类群,其种群鉴定工作复杂而艰巨。为了鉴定形态相似的鞘翅目昆虫的幼虫,本研究利用 PCR扩增技术获取青海20个常见鞘翅目幼虫mtDNA上COⅠ基因的566 bp序列,结合Blast搜索、遗传距离计算和NJ系统发育树构建对其进行分类鉴定,有效鉴定出20只供试鞘翅目幼虫属于5科9属。研究结果表明,DNA条形码技术进行种类鉴定快捷、准确,mtDNA COⅠ基因能够用于鞘翅目昆虫分类鉴定。     

樗蚕和蓖麻蚕的DNA条形编码与系统进化分析

樗蚕(Philosamia cynthia cynthia)与蓖麻蚕(Philosamia cynthia ricini)均是鳞翅目大蚕蛾科吐丝营茧的昆虫,二者的血缘关系很近,成虫的外形也极其相似。为了获得用于樗蚕与蓖麻蚕分子鉴定的DNA条形编码,测定了二者的线粒体细胞色素酶C亚基I基因(COI)574 bp的DNA片段序列(GenBank登录号:FJ788507,FJ772004),对序列特征及与同科其它绢丝昆虫同源序列的系统进化关系进行了分析。在大蚕蛾科绢丝昆虫中,樗蚕与蓖麻蚕COI序列表现出最强的碱基T偏好性(ATskew=-0.194),二者的COI序列之间具有明显差异,共鉴定出25个变异位点,表明所测定COI序列可以作为各自的DNA条形编码。樗蚕与蓖麻蚕之间基于Kimura-2-Parameter的遗传距离为0.041,而与同科其它绢丝昆虫之间的遗传距离则在0.076~0.159之间,二者与惜古比天蚕(Hyalophora ce-cropia)之间的亲缘关系较近。     

家蚕追寄蝇线粒体DNA细胞色素b基因及其侧翼tRNA基因的克隆与序列结构和进化分析

家蚕追寄蝇(Exorista sorbillans)为双翅目、寄蝇科、追寄蝇属昆虫,寄生家蚕后引起多化性蚕蛆病。研究家蚕追寄蝇的系统进化关系,有助于探讨其寄生机制。采用PCR技术扩增了家蚕追寄蝇的线粒体DNA(mtDNA)片段,序列分析结果表明:克隆的mtDNA片段大小约1.5 kb,包括完整细胞色素b基因(cyto b)及其侧翼tRNA-Leu基因序列,序列结构与其它21个昆虫物种的同源片段序列结构基本一致,说明线粒体DNA基因排列和基因结构的保守性;家蚕追寄蝇mtDNA的Cyto b蛋白和tRNA-Leu基因的二级结构符合功能大分子的空间结构特征,维持一定的保守进化;双翅目昆虫不同蝇类mtDNA中的cyto b基因、tRNA-Leu基因序列的同源性高,可保证构建蝇类系统发生树的准确性。基于包括家蚕追寄蝇在内的12个双翅目昆虫、5个鳞翅目昆虫、4个鞘翅目昆虫、1个直翅目昆虫的mtDNA cyto b基因编码氨基酸序列的进化分析表明:双翅目中蝇类的进化次序依次为狂蝇科、果蝇科、寄蝇科、蝇科、丽蝇科,寄蝇科与蝇科和果蝇科之间的进化距离较近;鳞翅目处于种系发生树分叉的起点,起源最早,双翅目处于种系发生树分叉的最末端,起源最晚。     

采自云南省的一种野生绢丝昆虫的分子鉴定与茧质性状调查

云南省是我国大蚕蛾科(Saturniidae)绢丝昆虫资源最为丰富的地区之一。利用DNA条形码技术对采自云南省楚雄地区的一种野生绢丝昆虫进行分子鉴定,并调查其茧质性状。提取该野生绢丝昆虫的蛹基因组DNA,以昆虫线粒体细胞色素C氧化酶亚基Ⅰ基因(mt DNA COⅠ)片段通用引物PCR扩增,获得一段长度为574 bp的mt DNA COⅠ基因片段(Gen Bank登录号:KR812471)。基于mt DNA COⅠ基因序列比对,该野生绢丝昆虫与柞蚕属(Antheraea)的明目大蚕蛾(A.frithi)同源序列的相似度为99.47%。应用Kimura-2-Parameter模型计算该野生绢丝昆虫与2种明目大蚕蛾及其他19种柞蚕属绢丝昆虫的遗传距离,结果显示其与明目大蚕蛾的遗传距离仅为0.005;构建的进化树中,该野生绢丝昆虫也是最先与明目大蚕蛾聚在一起。此外,该野生绢丝昆虫的成虫形态特征与已有文献描述明目大蚕蛾的特征相符。综合分子鉴定结果与成虫的形态特征,确认该野生绢丝昆虫为明目大蚕蛾(Antheraea frithi)。供试明目大蚕蛾所生产的茧为黄褐色,有茧柄,无茧孔,平均茧大小为20 mm×38 mm,平均单粒茧质量6.55 g,平均茧层率10.8%,初步认为具有潜在的开发利用价值。     

DNA条形码在柞树主要鳞翅目害虫种类鉴定中的应用

鳞翅目昆虫是柞树的重要害虫类群。为了提高柞园鳞翅目害虫早期测报效率和准确度,建立了以线粒体细胞色素C氧化酶亚基Ⅰ基因(COⅠ)为标准基因的DNA条形码物种快速鉴定技术。应用该技术对从柞园采集的11种鳞翅目害虫的卵和蛹基因组DNA样品进行PCR及产物测序,得到了供试鳞翅目昆虫卵和蛹594~708 bp长的DNA条形码标准基因。同一种昆虫卵和蛹的DNA条形码序列存在0~2个碱基差异,序列一致度在99.7%~100%之间。供试鳞翅目昆虫DNA条形码序列碱基A、T、G和C的平均含量分别为30.7%、38.5%、14.9%和15.9%。获得的DNA条形码序列与Gen Bank数据库中同源序列相似度性最高物种的DNA条形码序列一致度在91.4%~100%之间,差异度在0~8.6%之间,其中有10种鳞翅目昆虫的卵和蛹的样品(编号1~20)与Gen Bank数据库中同源序列的一致度在99%~100%之间,差异度为0~1.0%,只有1种鳞翅目昆虫的卵和蛹样品(编号21、22)与Gen Bank数据库中同源序列的差异度较大,为8.6%。结果表明:应用建立的DNA条形码技术,可以根据天幕毛虫等鳞翅目害虫的卵和蛹基因组DNA快速、准确地对害虫进行种类鉴定。     

柞蚕孵化酶样基因的全长cDNA克隆及表达特征分析

孵化酶是后生动物卵孵化过程中起关键作用的一类蛋白酶。基于生物信息学和RACE方法,从柞蚕胚胎中克隆了一个998 bp的孵化酶样基因全长cDNA,命名为ApHEL(GenBank登录号:JN205047)。ApHEL由15 bp 5'-UTR,98 bp 3'-UTR和885 bp ORF组成。ORF编码294个氨基酸残基,预测蛋白分子质量为33.51 kD,等电点为5.50。在ApHEL N-端存在16个氨基酸的信号肽。ApHEL蛋白酶功能区中含有锌结合序列(HEWMHILGFLHMQSTHNR)和Met-转角基序(YDYVSCLHY)等孵化酶保守功能区域。ApHEL与其他物种孵化酶氨基酸序列的相似度为30.0%～85.0%。基于孵化酶氨基酸序列的进化分析表明,柞蚕、家蚕、库蚊和果蝇聚为一类,亲缘关系较近。ApHEL在早期胚胎中没有转录,至催青第6天开始转录并维持较低水平,在催青第9天剧增至最高值直至孵化,显示ApHEL在柞蚕卵孵化过程中起重要作用。ApHEL在5龄期幼虫的中肠组织中特异性表达,暗示ApHEL可能还有其他生物学功能。     

Combined Impacts of Native Grass Competition and Introduced Weevil Herbivory on Canada Thistle (Cirsium arvense)

Invading exotics typically face new competitors and an absence of specialized herbivores in their new ranges. Biological control attempts to reunite invasive weeds with coevolved herbivores and restoration can reduce the return of invaders by maximizing competition from native species. The integration of both approaches is seldom examined in detail, although the two should complement each other. We investigated the potential to suppress an important invasive plant, Canada thistle (Cirsium arvense [L.] Scop.), by integrating biological control and competition from two native grasses frequently used in rangeland restoration. We evaluated the impacts of Ceutorhynchus litura F. (Coleoptera: Curculionidae), a weevil used for Canada thistle biological control, alone and in combination with either needle and thread grass (Hesperostipa comata [Trin. & Rupr.] Barkworth) or alkali sacaton (Sporobolus airoides [Torr.] Torr.) in greenhouse competitive plantings. Weevil herbivory reduced root, but not shoot, biomass of Canada thistle. Competition from H. comata did not reduce biomass of thistles, but combinations of the weevil and H. comata greatly reduced thistle root biomass. S. airoides suppressed Canada thistle root biomass independent of weevils. Weevils had a positive indirect effect on the cool-season grass H. comata, presumably by reducing the competitive ability of thistles, but had no effect on biomass of the warm-season grass, S. airoides. Benefits of weevil presence as an augmentation of grass competition appear to depend on appropriate timing, and weevils provided the most benefit to the cool-season competitor. Our results suggest that restoration efforts can be complemented with insect biocontrol agents, although the timing of impact will depend on the particular weed species, grass competitors, and biocontrol insect agents involved.     

拉合尔钝缘蜱的形态学及分子生物学鉴定

试验旨在建立拉合尔钝缘蜱的分子生物学鉴定方法。从新疆地区绵羊体表采集寄生蜱,借助体视显微镜和电子显微镜对其进行形态学特征的准确鉴别,初步筛选出疑似拉合尔钝缘蜱。经PCR扩增、测序获得其18S rDNA、16S rDNA及线粒体色素氧化酶亚基Ⅰ基因（cytochrome oxidase Ⅰ,COⅠ）序列,结合GenBank数据库中参考序列,比对分析同源性并构建系统进化树,进行遗传距离评估。本研究全面、清晰地揭示了拉合尔钝缘蜱卵圆形背板、背部圆形盘窝等显微形态特征的细节。同时,在基于16S rDNA与COⅠ序列的邻位相接系统进化树中,拉合尔钝缘蜱分布于两大进化枝之一的软蜱科,同种聚类良好,且拉合尔钝缘蜱种内K2P遗传距离为0~0.3%,本研究方法可快速、准确鉴定拉合尔钝缘蜱物种。     

Deciphering the effects of disperser assemblages and seed mass on patterns of seed dispersal in a rodent community

The sizes of both seed dispersers and seeds are traits that are likely to interact to influence seed fate in many synzoochoric plant species. Here, we examined whether members of a granivorous rodent community consisting of species of different body size vary in their effectiveness as seed dispersers, and how this relationship may be altered by seed size. We marked northern red oak (Quercus rubra) acorns with plastic tags and placed them in size‐selective rodent exclosures. The exclosures allowed differential access of rodent groups based on different body size: (i) small (e.g. Peromyscus spp.); (ii) small and medium (e.g. Tamias striatus); and (iii) small, medium and large (e.g. Sciurus carolinensis) species of rodents. Acorn removal did not differ among exclosure types, but more seeds were missing when removed by small rodents, probably because of larderhoarding. The treatments did not influence the relative frequency of acorn consumption. However, small rodents cached considerably fewer and partially ate more acorns than the other 2 groups. The mean dispersal distance was the longest for cages with medium openings, intermediate for cages with large openings and the shortest for cages with small openings. Acorn mass positively affected the probability of caching and this relationship was unaffected by exclosure type. In conclusion, granivorous rodents of different body sizes strongly differed in their interactions with acorns, with small rodents acting primarily as acorn predators and medium and large species contributing significantly more to dispersal of red oaks.     

Morphological and Molecular Biology Identification of Ornithodoros lahorensis

This study was to establish a method for the identification of Ornithodoros lahorensis with molecular biology. The samples of Ornithodoros lahorensis were collected from sheep in Xinjiang region and the morphological characters were screened by stereo microscopy and electronic microscopy. Then the 16S rDNA,18S rDNA and cytochrome oxidase Ⅰ(COⅠ) of samples were amplified by PCR and subsequently sequenced. Then the analysis of genetic divergences and Neighbor-Joining (NJ) phylogenetic tree were carried out based on the sequences acquired from Ornithodoros lahorensis,combined with the reference sequences of GenBank database. In this study,the comprehensive and clear micromorphological traits of ovoid scutum,round fovea of Ornithodoros lahorensis were provided. Besides,the DNA sequences of Ornithodoros lahorensis were assembled together with sequences of Argasidae and form monophyletic clades in the 16S rDNA and COⅠ based Neighbor-Joining trees. According to the intraspecific K2P genetic distances of Ornithodoros lahorensis (0~0.3%),we determined that the molecular biology method based on 16S rDNA and COⅠ could rapidly and accurately identify the species of Ornithodoros lahorensis.     

陇东黄土高原苜蓿田昆虫群落的组成与结构分析

在陇东黄土高原苜蓿（Medicago sativa）田调查昆虫群落组成与结构,共采集昆虫21 021头,隶属12目69科115种。研究结果表明,鞘翅目、鳞翅目、膜翅目昆虫科、种数较多;同翅目、鞘翅目、半翅目和双翅目昆虫个体数量较多;优势种群是豌豆无网长管蚜(Acyrthosiphon pisum)、苜蓿盲蝽(Adel phocoris)、条纹根瘤象(Sitona lineatus)。害虫、天敌、中性昆虫和益虫所占比例依次是67.54%、19.79%、11.20%和1.47%。     

利用DNA条形编码探讨柞蚕饰腹寄蝇的分类学地位

柞蚕饰腹寄蝇(Blepharipa tibialis Chao)是柞蚕的主要寄生性害虫之一。测定了柞蚕饰腹寄蝇的线粒体细胞色素酶C亚基I(COI)基因5′端的部分片段(657bp,GenBank登录号EU433559),并利用该DNA条形编码探讨了其分类学地位。将GenBank数据库登载的寄蝇科11个属的15个代表种的序列组成数据集,基于Kimura-2-Parameter计算了序列间的遗传距离,采用邻近距离法(Neighbour-Joining)构建了系统树。Blast检索表明这段序列可以作为DNA条形编码用于柞蚕饰腹寄蝇的鉴定。柞蚕饰腹寄蝇与饰腹寄蝇属内5个种间的平均遗传距离(0.122)是饰腹寄蝇属内种间平均遗传距离(0.063)的2倍,而11个形态学属间的平均遗传距离(0.122)则与柞蚕饰腹寄蝇和这11个形态学属之间的平均遗传距离(0.124)基本一致;柞蚕饰腹寄蝇在构建的NJ树中也没有与饰腹寄蝇属的种类聚在一起。基于上述结果,建议将柞蚕饰腹寄蝇从饰腹寄蝇属划分出来,单独作为一个新的属。