内蒙古主要草原蝗虫遗传多样性的亲缘关系及研究.pdf

摘 要 内蒙古拥有8800 万hm2 的草原面积，是蝗虫频发区和重发区。2012 年，全区草 原蝗虫危害面积457.1 万公顷，严重危害面积达到217.9 万公顷。草原蝗虫的危害已 经严重影响到草原的生态环境质量。蝗虫作为生态环境的生物指示体，在生物多样性 方面有较高的研究价值。本文采用微卫星SSR 和线粒体16S rDNA 分子标记技术，研 究了内蒙古主要草原蝗虫的遗传多样性及亲缘关系。主要研究结果如下： 5 2+ 1. 通过采用L16 4 正交设计试验设计对影响SSR-PCR 的Taq 聚合酶用量、Mg 浓度、DNA 模板浓度、dNTP 浓度和引物浓度等5 个因素在4 水平上进行筛选，得到 的最佳反应体系为：Mg ２＋1.5 mmol/L 、Taq DNA 聚合酶 1.5 U/20μL 、dNTPs 0.2 mmol/L、模板 DNA 180 ng /20 μL 和引物0.2 μmol/L 。 2. 采用试剂盒法提取蝗虫的 DNA，采用微卫星标记方法研究了内蒙古4 科 11 种蝗虫的遗传多样性。11 种蝗虫在6 个微卫星的等位基因数为19~37 ，有效等位基因 数为 15.8134~27.4494 ，Shannon 信息指数为 5.2021~9.8750, 多态信息含量为 0.9396~0.9452, 其中位点MwGTD9 最低，位点Ata68 最高。PIC 都大于0.5，说明均 为高度多态位点。11 个种的遗传距离在0.2220~0.7657 之间，斑翅蝗科异痂蝗亚科的 黄胫异痂蝗 （Bryodemella holdereri holdereri ）和轮纹异痂蝗 （Bryodemella tuberculatum dilutum）之间的遗传距离最小（0.2220 ），斑腿蝗科的短星翅蝗和槌 角蝗科的毛足棒角蝗的遗传距离最大（0.7657 ）。根据UPGMA 法对 11 种蝗虫进行 聚类分析，11 种蝗虫聚为3 大支：斑翅蝗科异痂蝗亚科的轮纹异痂蝗 （Bryodemella tuberculatum dilutum）和黄胫异痂蝗 （Bryodemella holdereri holdereri ）聚在 一起，斑翅蝗科痂蝗亚科的白边痂蝗 （Bryodema luctuosum luctuosum）和红翅皱膝 蝗 （Angaracris rhodopa ）聚为一类，然后聚为第 1 大支；网翅蝗科的宽翅曲背蝗 （Pararcyptera microptera meridionalis ）与槌角蝗科的毛足棒角蝗 （Dasyhippus barbipes）聚在一起，槌角蝗科的宽须蚁蝗 （Myrmeleotettix palpalis ）和斑翅蝗 科斑翅蝗亚科的亚洲小车蝗 （Oedaleus asiaticus）聚在一起，然后聚为第2 大支； 斑翅蝗科痂蝗亚科的鼓翅皱膝蝗 （Angaracris barabensis ）和斑腿蝗科的黑腿星翅 蝗 （Calliptamus barbarus）聚在一起，然后与斑腿蝗科的短星翅蝗 （Calliptamus abbreviatus）聚为第3 大支。 3. 分析了内蒙古11 种蝗虫的线粒体 16S rDNA 序列，构建了4 科 11 种蝗虫的 系统发育树，从分子水平对 11 种蝗虫的亲缘关系进行了分析。在505bp 个碱基中检 测到156 个多态性位点，占碱基总数的30.9% 。156 个多态性位点中包括50 个单变异 多态性位点和 106 个简约信息位点。各种间的遗传分化系数在0.0000-0.9927 之间。 FST 在斑翅蝗科异痂蝗亚科的黄胫异痂蝗和槌角蝗科的宽须蚁蝗之间最高，值为 0.9927 。在54 条序列中共鉴定出28 种单倍型，其中共享单倍型有2 种，独享单倍型 有26 种。采用UPGMA 法聚类构建 11 种蝗虫线粒体 16S rDNA 序列分子系统树， 可以分为5 支。斑翅蝗科痂蝗亚科的红翅皱膝蝗与异痂蝗亚科的黄胫异痂蝗和痂蝗亚 科的鼓翅皱膝蝗聚为一支，痂蝗亚科的白边痂蝗和异痂蝗亚科的轮纹异痂蝗相聚，这 两只又相聚为第1 支；斑腿蝗科的短星翅蝗和黑腿星翅蝗聚为第2 支；槌角蝗科的毛 足棒角蝗和宽须蚁蝗聚为第3 支；网翅蝗科的宽翅曲背蝗和斑翅蝗科斑翅蝗亚科的亚 洲小车蝗分别单独构成第4 和第5 支。 综上所述，线粒体 16S rDNA 序列较好地反映了蝗虫的系统进化关系，而 SSR 不适合用于蝗虫亲缘关系的研究。 关键词：蝗虫；SSR；16S rDNA；分子系统学 Genetic Diversity and Phylogenetic Relationships of Main Gr