线粒体与核基因异位显性互作对灰飞虱雌虫适合度影响机制研究.pdf

目录

摘要I

ABSTRACTIII

第一章文献综述1

1灰飞虱概述1

1.1灰飞虱的生物学特性1

1.2灰飞虱种群动态研究1

2线粒体DNA3

2.1线粒体DNA结构3

2.2线粒体DNA遗传特性4

2.3线粒体DNA变异的影响6

3本论文研究的目的､意义11

3.1研究目的11

3.2研究意义11

第二章线粒体与核基因异位显性互作对灰飞虱杂种适合度的影响13

1材料与方法14

1.1构建灰飞虱线粒体单雌系14

1.2核遗传背景替换对灰飞虱适合度影响16

1.3数据处理与分析16

2结果与分析16

2.1核遗传背景替换对灰飞虱雌虫适合度的影响16

3讨论23

第三章线粒体与核基因异位显性互作对灰飞虱转录调控的影响25

1材料与方法25

1.1灰飞虱雌虫卵巢组织收集25

1.2RNA提取与质量检测26

1.3文库构建与测序26

1.4数据分析27

2结果与分析28

2.1灰飞虱卵巢基因表达概述28

2.2差异表达基因的GO富集33

2.3差异表达基因的KEGG富集33

3讨论43

第四章灰飞虱与白背飞虱线粒体基因组所受选择压力比较45

1材料与方法46

1.1样本采集和DNA提取46

1.2线粒体全基因组的扩增47

1.3数据分析47

2结果与分析48

2.1线粒体基因组遗传多样性48

2.2灰飞虱与白背飞虱的选择压力比较51

3讨论55

全文总结57

参考文献59

在读期间论文发表情况73

致谢75

线粒体与核基因异位显性互作对灰飞虱雌虫适合度

影响机制研究

摘要

线粒体基因的转录、翻译等由核基因来控制，因此需要线粒体编码蛋白与

核编码的蛋白在功能上相互作用。这导致线粒体的表现依赖于核基因组与线粒

体基因组之间的功能协同，线粒体与核基因之间存在适应性进化。因此不同的

线粒体与核基因变异造成的兼容性差异会影响一些代谢过程的效率，造成生物

表型的改变，这被称为线粒体与核基因的异位显性互作。灰飞虱（Laodelphax

striatellus）隶属半翅目飞虱科，其自然种群种存在两大类线粒体单倍型HGI与

HGII，之前发现HGI型线粒体与HGII型核背景异位显性互作的现象，但机制

尚且未知。对此，本文研究将这两种单倍型的灰飞虱相互杂交，用母系回交的

方式进行核遗传背景的渗透，比较渗透前后的产卵量、孵化率与存活率差异；

分析了核遗传背景渗透对灰飞虱雌虫卵巢转录调控的影响。同时，我们对比了

灰飞虱与白背飞虱的线粒体基因组，分析其所受选择压力的差异。本文主要结

果如下：

（1）对于线粒体背景为HGI的品系而言，替换了2次核遗传背景后（理论

上原始核背景被替换75%），产卵量显著高于纯合亲本品系；孵化率随着核遗传

背景的渗透逐渐降低，最后显著低于初始杂交组合，但与纯合亲本品系无显著

差异；核背景的渗透对其存活率没有显著影响。对于线粒体背景为HGII的品系

而言，初始杂交组合的产卵量显著低于纯合亲本，而随着核遗传背景的渗透，

产卵量逐渐升高，最终显著高于纯合亲本；与此同时，其孵化率也随着核基因

的渗透逐渐升高，最终显著高于纯合亲本；核背景的渗透显著降低其F1杂种的

存活率，这可能表明HGI核背景与HGII线粒体间存在较强的异位互作。此外，

我们注意到核遗传背景的渗透会改变F1杂种品系的产卵量的分布。这些结果说

明核遗传背景的渗透对灰飞虱雌虫的产卵量、孵化率以及寿命有着不同程度的

影响。同时，我们推测灰飞虱中线粒体与核基因间具有较强的共同进化，因此

一两次的核基因渐渗不能轻易破坏线粒体与核基因间的协作。

（2）灰飞虱卵巢转录组比较分析发现，两品系在彼此杂交2代后，转录情

况较原品系发生了变异。