基于线粒体 COⅠ和 COⅡ基因的5种不同寄主植物 西花蓟马种群遗传多样性研究

西花蓟马Frankliniella occidentalis(Pergande)是一种分布广、危害大的世界性检疫害虫。本研究旨在探讨田间常见5种寄主植物上的西花蓟马种群的寄主专化性和遗传多样性。以采自甘肃、宁夏的辣椒、茄子、蜀葵、月季、美人蕉等5种寄主植物上的西花蓟马为对象,以线粒体COⅠ和COⅡ基因为靶标,应用Arlequin 3.5软件进行种群遗传多样性、遗传分化、基因流水平及分子变异分析,以MEGA 7.0和Network 5.0软件分别构建单倍型系统发育树和中接网状树。结果显示,当以mtDNACOⅠ和COⅡ基因为靶标时,分别检测到13种和12种单倍型,其中单倍型H_1和H_2为优势单倍型;辣椒和茄子上的单倍型数量只有3种(COⅠ基因)或2种(COⅡ基因),而蜀葵、月季和美人蕉上的单倍型数量比较多,为7~9种(COⅠ基因)或8~9种(COⅡ基因);辣椒和茄子上的种群单倍型种类、单倍型多样性、核苷酸多样性和核苷酸平均差异数等均较蜀葵、月季和美人蕉上的种群低。COⅠ和COⅡ基因总寄主种群Fu's Fs检验结果分别为2.36和4.06,种群大小整体保持稳定;总寄主种群固定指数FST和基因流Nm分析表明,西花蓟马各寄主植物种群之间基因交流充分,尚未发生明显的遗传分化;AMOVA分析显示遗传变异主要来自种群内部;基于COⅠ和COⅡ基因序列的单倍型聚类和网状树都明显分为两支,分别对应西花蓟马的温室品系Glasshouse strain和羽扇豆品系Lupin strain;其中温室品系在所有寄主植物种群中均有发生,而羽扇豆品系的单倍型主要来自多年生的蜀葵、月季和美人蕉等植物,在辣椒和茄子上并无羽扇豆品系发生。研究结果对西花蓟马种群扩张机制探讨、遗传动态分析以及有效防控措施的制定具有一定指导意义。     

玉米螟赤眼蜂不同地理种群mtDNA基因序列分析及遗传分化研究

本研究通过对玉米螟赤眼蜂Trichogramma ostriniae不同地理种群的线粒体DNA COⅠ、COⅡ和Cytb基因进行序列分析,研究了我国玉米螟赤眼蜂不同地理种群的遗传分化程度.结果发现,玉米螟赤眼蜂群体内线粒体基因具有丰富的遗传多态性,且各地理种群之间已产生不同程度的遗传分化.中性检测结果表明,玉米螟赤眼蜂进化遵循中性模型,且在过去呈现种群扩张趋势.玉米螟赤眼蜂不同地理种群之间的遗传距离在0.002～0.020之间.种群系统聚类树分支结构和Mantel相关性分析结果表明,玉米螟赤眼蜂各地理种群的遗传距离与地理距离间不具有显著的相关性.     

内蒙古亚洲小车蝗种群遗传多样性和遗传分化的ISSR分析（英文）

亚洲小车蝗Oedaleus asiaticus Bei-Bienko是我国北方草原和农牧交错区的主要害虫。为评价内蒙古地区亚洲小车蝗种群的遗传多样性和遗传分化,应用ISSR标记方法对内蒙古15个亚洲小车蝗种群遗传多样性及遗传分化进行了分析。结果表明,7条引物扩增出85条ISSR条带,均为多态性条带。多态性比例(P)、Nei’s遗传多样性指数(H)和香农多样性指数(I)分别为82.59%、0.2319和0.3421,表明亚洲小车蝗种群具有较高的遗传多样性。基因流(Nm)和基因分化系数(Gst)分别为1.2298和0.3352,表明亚洲小车蝗不同地理种群具有明显的遗传分化。遗传距离与地理距离呈极显著正相关关系。表明地理距离和地形差异可能是形成亚洲小车蝗种群遗传分化的主要原因。     

内蒙古亚洲小车蝗种群遗传多样性和遗传分化的ISSR分析

亚洲小车蝗Oedaleus asiaticus Bei-Bienko是我国北方草原和农牧交错区的主要害虫。为评价内蒙古地区亚洲小车蝗种群的遗传多样性和遗传分化,应用ISSR标记方法对内蒙古15个亚洲小车蝗种群遗传多样性及遗传分化进行了分析。结果表明,7条引物扩增出85条ISSR条带,均为多态性条带。多态性比例（P）、Nei''s遗传多样性指数（H）和香农多样性指数（I）分别为82.59%、0.2319和0.3421,表明亚洲小车蝗种群具有较高的遗传多样性。基因流（Nm）和基因分化系数（Gst）分别为1.2298和0.3352,表明亚洲小车蝗不同地理种群具有明显的遗传分化。遗传距离与地理距离呈极显著正相关关系。表明地理距离和地形差异可能是形成亚洲小车蝗种群遗传分化的主要原因。     

基于线粒体和初级共生菌基因序列的荻草谷网蚜6个地理种群的遗传多样性研究

荻草谷网蚜Sitobion miscanthi (Takahashi)(在中国长时间学名误用为麦长管蚜Sitobion avenae Fabricius)是我国小麦的主要害虫,为小麦蚜虫优势种。该蚜虫因繁殖速度快、发育历期短、适应能力强且能随着气流远距离迁飞等特性,对小麦安全生产构成严重威胁。目前关于蚜虫种群遗传结构的研究主要基于线粒体基因开展。然而,初级共生菌布赫纳氏菌Buchnera aphidicola几乎存在于所有蚜虫中,其在研究蚜虫种群遗传结构多样性方面的潜在作用报道很少。本研究基于前期收集的荻草谷网蚜6个不同地理种群(苏州、武汉、昆明、廊坊、泰安、银川),对其线粒体COⅠ基因与初级共生菌B.aphidicola的两个单拷贝基因gnd与trpA进行PCR扩增、测序和群体遗传结构分析。根据对3个遗传标记基因聚类分析,荻草谷网蚜6个不同地理种群分为3组,分别为银川种群、苏州种群和其他种群(COⅠ: FCT= 0.364 2,P <0.05;gnd:FCT= 0.403 3,P <0.05;trpA:FCT= 0.222 9,P <0.05),3组间存在显著的遗传差异。银川种群和泰安种群间有相同的稀有单倍型H8(trpA),苏州种群和武汉种群也有相同的稀有单倍型H2与H23 (COⅠ),3组之间仍存在基因交流。因此我们推测在4、5月份东南季风盛行的情况下,银川种群迁入了外来虫源。蚜虫线粒体基因和初级共生菌基因的遗传结构分析结果基本一致,表明共生菌基因在研究蚜虫种群遗传结构和多样性具有潜在应用意义。综上所述,基于线粒体和共生菌基因序列的荻草谷网蚜不同地理种群的遗传结构解析可为蚜虫的迁飞提供分子证据。     

濒危植物新疆沙冬青遗传多样性的RAPD分析

以新疆乌恰县境内自然分布的6个新疆沙冬青(Ammopiptanthus nanus(M.Pop.)Cheng f.)居群的120份样品为研究对象,采用RAPD分子标记对其遗传多样性水平和种群遗传结构进行分析。结果表明:从33个随机引物中筛选出8个多态性较高且扩增稳定的引物,共扩增出41条DNA条带,多态位点26个,多态性比率(PPB)占63.41%,物种水平遗传多样性相对丰富,居群水平遗传多样性水平较低,各居群间的遗传多样性水平差异不大,Nei's基因多样性(h)指数和Shannon's信息多样性指数(I)分别为0.1169和0.1707,居群间遗传分化系数Gst为0.4171,遗传变异主要存在于居群内,居群之间产生了一定的遗传分化,基因流Nm为0.6989。根据UPGMA聚类图,6个居群可划分为两支,一支是吾合沙鲁居群和2个肖尔布拉克居群,另一支是康苏居群、巴音库鲁乡的托帕尔居群和阿合其居群。新疆沙冬青6个自然居群的遗传距离的分子聚类结果与其地理分布位置密切相关。     

大赖草种群遗传多样性的AFLP分析

采用荧光AFLP标记对大赖草(Leymus racemosus(Lam.)Tzvel)的6个天然种群进行了遗传多样性和遗传结构进行分析,6对选择性扩增引物共扩增出1269条清晰的条带,其中多态性位点1203个(PPL=80.61％).在物种水平上,Nei's遗传多样性指数H=0.188,Shannon多态性信息指数I=0.313;在种群水平上,H =0.177;I=0.288.遗传分化系数Fst为0.1009,表明有10.09％的遗传变异存在于种群之间,基因流Nm为4.4554＞1,说明种群间基因交流可以阻止由于遗传漂变导致的遗传分化,遗传分化呈现均质化的趋势.PCoA聚类结果表明,大赖草种群间的遗传距离与地理距离有一定的相关性,但未达到显著水平.该研究结果显示,遗传多样性水平不仅与物种本身特性和研究方法有关,濒危植物并不一定表现为遗传变异水平的降低而濒危,还与人类活动与气候环境密切相关.     

北京及周边地区九个地理种群的亚洲小车蝗mtDNA ND6基因及其部分侧翼序列分析

为明确北京地区亚洲小车蝗Oedaleus asiaticus Bey-Bienko的迁飞来源,选取包含完整线粒体DNA的ND6、tRNA-Thr基因及侧翼ND4L、CYTB基因部分序列作为目的片段,采用DNA序列法分析来自北京及周边省市9个地理种群155个亚洲小车蝗样本的序列碱基组成、种群遗传多样性、种群结构及单倍型网络进化等。结果表明:在目的序列中共检测到多态性位点16个,鉴定出单倍型20种,分别占碱基总数和总样品量的1.88%和12.90%;核苷酸多样性为0.0012,单倍型多样性为0.66,种群间遗传分化系数绝对值≤0.51,种群内个体间遗传变异占总变异的86.88%,各种群遗传变异与空间距离间无显著相关性,供试样本总体上遗传变异程度相对较低。北京密云种群鉴定出的独享单倍型H14由单倍型H10经2次突变获得,H10被锡林郭勒和乌兰察布种群共享;北京密云与河北滦平、围场及内蒙古乌兰察布种群间基因流Nm绝对值分别为3.749、1.387和0.912,均高于密云种群与其它种群间的Nm绝对值;结合亚洲小车蝗在北京及周边地区出现的先后时序可知,内蒙古锡林郭勒、乌兰察布及河北滦平、围场是北京地区亚洲小车蝗的最主要迁飞来源。     

吉林省球孢白僵菌遗传多样性与亚洲玉米螟化性相关性分析

利用ITS序列分析和ISSR分子标记对吉林省玉米主产区的49株寄生亚洲玉米螟的球孢白僵菌进行了遗传多样性分析。ITS序列分析表明,各菌株间的亲缘关系与其地理来源无关。分别根据9个采集地,以及寄主化性类型划分供试菌株类群,利用ISSR分子标记技术进一步分析表明,不同地理类群中榆树地区的遗传多样性最高,双辽地区最低;双辽和通化地区间的遗传分化系数最高,梨树和通化地区间的遗传距离最大。根据寄主化性类型划分类群得出一代玉米螟分离菌株遗传多样性指数最高,一代兼二代区最低;一代兼二代区菌株遗传分化系数最高,而一代区和二代区的遗传距离最大。由此可见,吉林省球孢白僵菌遗传多样性水平较高,种群的异质性较强,遗传多样性同地理位置无关,与寄主化性类型存在相关性。     

北方春玉米区长岭发垫刃线虫的分布及遗传多样性分析

 为明确长岭发垫刃线虫(Trichotylenchus changlingensis)的分布,2018年对黑龙江、吉林、辽宁、河北、内蒙古、甘肃6省(自治区)118个地块的玉米根际土壤中长岭发垫刃线虫进行分离及鉴定,结果表明:在6个省(自治区)20个地块的土样中分离到该线虫,分离比例为17.0%。同时采用ISSR分子标记技术对分离到的20个种群进行遗传多样性分析。结果共筛选出16条引物,扩增出93条多态性条带,多态性比率为93.55%。基因分化系数(Gst)为0.4771,遗传变异的47.71%存在于种群间,52.29%存在于种群内。基因流(Nm)值为0.5479,说明所调查地区种群间存在基因流,基因流动较小,但种群间已发生一定程度的遗传分化。UPGMA 聚类分析结果表明,这20个种群具有丰富的遗传多样性,但群体间的遗传关系远近与地理距离无显著相关性。     

向日葵3个谷胱甘肽-S-转移酶GST基因的克隆及表达模式分析

从向日葵转录组测序结果中获得了3个对盐胁迫有响应的谷胱甘肽-S-转移酶（GST,EC2.5.1.18）GST基因,构建了系统进化树并进行分析,得知这3个基因属于Tau型GST,并将它们命名为HaGSTU26（HanXRQChr04g0127901）、HaGSTU8（HanXRQChr06g0177581）、HaGSTU27（HanXRQChr10g0316331）,然后以向日葵Sk02R为试验材料,克隆这3个基因,并进行了不同组织和不同胁迫条件下的表达分析。序列分析表明：HaGSTU26基因组为1674bp,CDS（编码蛋白序列）长666bp,编码221个氨基酸,由2个外显子和1个内含子组成;HaGSTU8基因组为2271bp,CDS长654bp,编码217个氨基酸,由2个外显子和1个内含子组成; HaGSTU27基因组为663bp,CDS长663bp,编码220个氨基酸,由1个外显子组成。实时荧光定量PCR分析表明：向日葵HaGSTU26、HaGSTU8、HaGSTU27基因在不同组织（根、幼叶、成熟叶、茎、幼茎、苞叶）中表达量不同,其中,HaGSTU26基因和HaGSTU27基因在根中表达量最高,而HaGSTU8基因在苞叶中表达量最高,但这3个基因均在成熟茎中的表达量最低。在不同胁迫条件下,测定这3个基因在向日葵幼苗中的表达量,结果表明在盐及ABA胁迫下,基因表达量均随着处理时间的增加而呈现先增加后下降的趋势。其中,在盐胁迫下,HaGSTU26基因在12 h后相对表达量最高,HaGSTU8及HaGSTU27基因表达量在3h后相对表达量最高。在ABA胁迫后,HaGSTU26及HaGSTU27基因表达量在12 h后相对表达量最高,HaGSTU8在24 h后相对表达量最高。在冷胁迫下,HaGSTU26和HaGSTU27基因上调表达,它们分别在3、24 h后相对表达量最高,HaGSTU8基因下调表达,其相对表达量随处理时间的延长呈现逐渐减少的趋势。在热胁迫条件下,这3个基因的相对表达量随着胁迫时间的延长而增加,均在24 h后表达量最高。以上结果说明这3个基因对不同非生物胁迫（盐、ABA、冷、热胁迫）均有响应。     

基于线粒体COI基因序列的大豆食心虫不同地理种群遗传分化

为揭示大豆食心虫Leguminivora glycinivorella不同地理种群间的遗传分化情况,通过测定19个地理种群214头老熟幼虫的线粒体COI基因序列,利用MEGA 6.0和Dna SP 5.0软件对不同地理种群间序列变异和遗传分化进行分析。结果表明,在214条408 bp的COI基因序列中发现46个变异位点,获得49种单倍型。总群体单倍型多样度为0.8277,固定系数为0.59,基因流为0.17。总群体Tajima’s D检验结果不显著,说明在较近时间内大豆食心虫未经历群体扩张。大豆食心虫不同地理种群间基因交流较少,贵阳种群、都安种群与其它地理种群分化明显,整体的遗传多样性和遗传分化程度较高,地理距离是影响不同地理种群间遗传距离的重要因素。     

褐色橘蚜RR-2型表皮蛋白基因鉴定及功能分析

为明确褐色橘蚜Toxoptera citricida RR-2型表皮蛋白基因的数量、表达特性及其在发育中的潜在功能,运用转录组数据和生物信息学软件对其进行鉴定和分析,利用实时荧光定量PCR技术测定其在褐色橘蚜不同发育阶段、有翅/无翅成蚜及不同组织中的表达量,并利用RNAi方法探索其在褐色橘蚜生长发育过程中的潜在功能。结果显示,共筛选鉴定出45个CPR（cuticular protein with R&R Consensus）家族基因,其中33个有完整的开放阅读框,具RR-2型CPR家族特有的签名序列及与几丁质结合必需的酪氨酸和苯丙氨酸残基,推测这些序列编码的RR-2型CPR具有几丁质结合活性。系统发育分析表明大部分褐色橘蚜RR-2型CPR同源性较高。TcCPR10、TcCPR14、TcCPR28和TcCPR68基因在褐色橘蚜若虫蜕皮后表达量较高;TcCPR7、TcCPR10、TcCPR28和TcCPR57基因主要在褐色橘蚜胸腹部表达,在相同组织中TcCPR10和TcCPR68基因在有翅蚜中的表达量显著低于在无翅蚜中的表达量。TcCPR7和TcCPR68基因可被有效沉默,其表达量分别下调26.62%和66.34%,但仅TcCPR68基因的沉默可导致褐色橘蚜大量死亡,存活率仅为36.45%,极显著低于对照组。表明褐色橘蚜RR-2型CPR家族基因的表达具有较强的时空特异性,可能在不同虫态、不同组织中发挥着不同功能;TcCPR68基因可能在褐色橘蚜发育过程中起重要作用。     

沙葱萤叶甲表皮蛋白基因GdAbd的克隆及对温度胁迫的响应

为揭示沙葱萤叶甲Galeruca daurica表皮蛋白基因GdAbd在其应对温度胁迫中的作用,采用RACE技术克隆表皮蛋白基因GdAbd的cDNA全长序列,并进行生物信息学分析;利用实时荧光定量(qPCR)技术比较GdAbd经不同温度处理1 h及25℃恢复30 min后在沙葱萤叶甲2龄幼虫体内的表达水平。结果表明,GdAbd基因全长708 bp(GenBank登录号:MG874710),开放阅读框为477 bp,编码158个氨基酸;蛋白预测分子量为16.98 kD,等电点为4.26;编码蛋白具有典型的表皮蛋白RR保守结构域,属于RR-2亚族;具有1个跨膜结构和1个信号肽。同源序列比对和系统发育分析表明,GdAbd与马铃薯甲虫Leptinotarsa decemlineata SgAbd-4的同源性最高,氨基酸序列一致性达50.63%。qPCR检测结果表明,与25℃对照相比,GdAbd基因表达水平在-10～5℃低温胁迫时未发生显著变化,而在35℃高温胁迫时发生显著上调;-10、-5和0℃低温胁迫后25℃恢复30 min可诱导GdAbd显著上调表达,但5℃低温和35℃高温胁迫处理与对照差异不显著。说明短时低温胁迫不能显著影响GdAbd表达,但胁迫后回温可诱导其上调表达。     

螺虫乙酯对雌性斑马鱼的毒性及氧化应激效应

为评价新型季酮酸衍生物类杀虫剂螺虫乙酯(spirotetramat)对水生生物的毒性,以雌性斑马鱼为受试对象,研究了螺虫乙酯对其的急性毒性及氧化应激效应。急性毒性试验测得螺虫乙酯对雌性斑马鱼的96 h-LC50值为7.21 mg/L,属中等毒性。经不同浓度螺虫乙酯(0、36、360和1 800μg/L)处理28 d后,通过检测铜/锌超氧化物歧化酶(Cu/Zn-SOD)、锰超氧化物歧化酶(Mn-SOD)、过氧化氢酶(CAT)和谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)等抗氧化酶的活性,Cat、Gpx、Mn-Sod、Cu/Zn-Sod等基因的相对表达量,以及丙二醛(MDA)含量等指标的变化水平,研究了螺虫乙酯对斑马鱼肌肉组织的氧化应激效应。结果表明,螺虫乙酯可引起斑马鱼肌肉组织中CAT、GSH-Px活性和MDA含量,以及Cat、Mn-Sod、Gpx的相对表达量显著升高,但未发现螺虫乙酯对Cu/Zn-SOD活性及Cu/Zn-Sod的相对表达量有明显影响。研究表明,螺虫乙酯能够诱导雌性斑马鱼肌肉组织的氧化应激效应,并可能引起机体的氧化损伤。     

Fitness Cost Associated with Loss of the AvrLm4 Avirulence Function in Leptosphaeria maculans (Phoma Stem Canker of Oilseed Rape)

Near-isogenic isolates of Leptosphaeria maculans differing at the AvrLm4 avirulence locus (AvrLm4 or avrLm4) were produced in vitro. Methods for inoculation of leaves of oilseed rape with ascospores or conidia were compared. The ‘ascospore shower’ inoculation was the most efficient method for use when inoculum is limited (e.g. ascospores produced in vitro). It was used in controlled environments to compare fitness of AvrLm4 and avrLm4 isolates at 5, 10, 15, 20 or 25 °C on leaves of oilseed rape cultivars Eurol and Darmor lacking the resistance gene Rlm4, which corresponds to AvrLm4. At all temperatures tested, AvrLm4 ascospores produced more lesions than avrLm4 ascospores. The diameters of lesions produced by AvrLm4 ascospores were greater than those of lesions produced by avrLm4 ascospores. At 15–20 °C, more lesions initiated by AvrLm4 ascospores produced pycnidia than did lesions initiated by avrLm4 ascospores. However, there were no differences between AvrLm4 and avrLm4 isolates in incubation period (from inoculation to appearance of lesions) or rate of mycelial growth in leaves from lesions towards the stems. In field experiments with winter oilseed rape cultivars lacking Rlm4, the frequency of AvrLm4 isolates increased from 5.7% at the phoma leaf lesion stage (autumn) to 20.5% at the stem canker stage (summer) during 2002/2003 and from 7.9 to 11.5% during 2003/2004 growing seasons. Results of controlled environment and field experiments indicate that avrLm4 isolates have a fitness cost compared to AvrLm4 isolates.     

福建省烟粉虱不同地理种群遗传结构特征

为明确福建省烟粉虱种群遗传结构特征,基于福建省烟粉虱不同地理种群中40个代表性的线粒体COI基因序列,分析了种群遗传多样性、遗传分化及分子变异情况,并构建了单倍型系统发育树与网络图。结果显示:在590 bp长度的mt COI基因序列中有效位点558个,其中187个核苷酸位点存在变异;序列核苷酸中A、T、C、G含量分别为42.32%、24.36%、20.25%、13.06%,其中A+T的含量为66.68%,表现出明显的A+T偏向性;共检测出11个单倍型,其中Hap3、4、7、9、11为特殊单倍型;种群多样性指数为0.838,核苷酸多样性指数为0.093,表明遗传多样性水平较高;AMOVA分析表明种群遗传变异主要来自种群内,总种群遗传分化系数仅为0.027,种群遗传分化较低。表明福建烟粉虱种群基因交流未受地理距离明显影响,种群遗传分化不显著。     

沙葱萤叶甲热激蛋白基因GdHsp10a的克隆、分子特征与表达分析

为明确热激蛋白HSP10在沙葱萤叶甲Galeruca daurica生长发育过程中的作用,采用RTPCR及RACE技术克隆沙葱萤叶甲Hsp10基因cDNA的全长序列,采用生物信息学方法分析其序列特征,并利用qPCR技术对该基因在沙葱萤叶甲不同发育阶段、成虫羽化后不同时期以及不同温度下的表达谱进行分析。结果表明,克隆获得1条新的沙葱萤叶甲Hsp10基因,命名为GdHsp10a,GenBank登录号为MG460308,cDNA序列全长为526 bp,开放阅读框为333 bp,编码蛋白含110个氨基酸,预测分子量为11.97 kD,等电点为9.74;无信号肽及跨膜结构。同源比对及系统进化分析表明,GdHSP10a与光肩星天牛Anoplophora glabripennis HSP10亲缘关系最近,氨基酸序列一致性为53.15%。qPCR结果表明,GdHsp10a在沙葱萤叶甲各发育阶段均有表达,其中在卵期和成虫期的表达量显著高于幼虫期、预蛹期及蛹期;成虫羽化后不同时期表达量差异显著,25 d时表达量最高,其次为100、10和7 d时的表达量;温度对GdHsp10a表达量有显著影响,30℃下表达量最高,35℃下表达量次之,15、20、25及40℃下表达量最低且无显著差异。表明GdHsp10a可能在沙葱萤叶甲生长发育及成虫越夏中起着多重作用。