基于线粒体COI序列建立稻田蛀秆螟虫DNA条形码的可行性研究

来源 :南京农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:LOVER1122
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稻田蛀秆螟虫种类繁多,且田间调查大都是幼虫和蛹,常给田间虫情测报带来困难。分子鉴定为解决这一难题提供了新途径,尤其是条形码技术,可以设计一对引物克隆一个特定类群生物的特定DNA片段,通过测序分析,简便的区分出不同的物种和种下类群。但要建立DNA条形码物种识别技术,首先必须选择适宜的编码基因序列。为此本研究采集了大田常见的7种蛀秆螟虫,以及不同地理种群的二化螟和不同寄主植物上的大螟做为试虫,就利用COI基因序列建立稻田蛀秆螟虫简易分子鉴定方法的可行性进行了研究,现将具体工作和研究成果总结如下:首先利用已有资料设计特异性引物,克隆了吉林,安徽,浙江,湖南,湖北和四川6个不同地理种群55头二化螟的线粒体COI基因,通过序列比对和遗传距离分析,揭示二化螟不同地理种群间的变异度。结果显示,选用的特异引物可以从二化螟中稳定的克隆出709 bp的COI基因序列,所克隆的序列片段具有51个变异位点,没有缺失和插入现象。利用进化树分析发现,不同地理种群没有明显的独立聚类,种群间的遗传距离为0.006~0.012,与种群内个体间的遗传距离相当(0-0.02)。表明所克隆的二化螟COI基因片段具有适宜的变异信息,不同地理种群之间虽有一定分化,但遗传距离较小,不会影响编码序列的条形码功能。同样方法克隆比较了小麦、菵草、水稻和香根草等4种寄主植物上33头大螟的线粒体COI基因,发现选用的特异引物同样可以从大螟中稳定的克隆出同样是709 bp的COI基因序列。大螟该段COI基因片段中也没有缺失和插入现象,但具有125个变异位点,明显多于二化螟。通过序列分析不同寄主上采集样本个体的COI基因变异发现,同一寄主上的大螟个体之间变异较小,遗传距离在0-0.027之间;不同寄主之间,水稻、小麦和菵草上大螟样本的遗传距离也较小,仅为0.026-0.029,但香根草上的大螟与其他三种寄主上的差异较大,遗传距离达到0.128-0.140。利用进化树分析同样证实,香根草上的大螟单独聚类为一支,与其他三种寄主上大螟混合聚类的一支明显分离。表明香根草上的大螟很可能是不同的寄主型甚至隐存种。另一方面也证实,该COI基因片段可以作为大螟条形码研究的编码序列,即使存在“香根草隐存种”,由于遗传距离差异显著,也不会影响对稻田蛀秆螟虫的鉴定。利用同样方法克隆了二化螟、台湾稻螟、芦苞螟、甘蔗条螟、大螟、三化螟和玉米螟等7种37头常见蛀秆螟虫的COI基因,通过序列比对和遗传距离分析,揭示不同蛀秆螟虫的种间和种内的遗传变异度。结果显示,选用的特异引物可以从所试各种螟虫中稳定的克隆出709 bp的基因序列。序列比对和碱基组成分析证实,所克隆的序列片段是COI基因片段,其中包含199个变异位点,没有缺失和插入现象。计算种间遗传距离(0.86-1.54)显著大于种内个体间遗传距离(0.000~0.047)。利用进化树分析发现,不同螟虫均独立聚类,且表现出一定的亲缘关系。讨论认为,选用的特异性引物适合克隆各种蛀秆螟虫的COI基因,且所克隆的螟虫COI基因片段具有适宜的变异信息,种内相对保守,种间变异显著,适合用做条形码编码序列。综上所述,本研究克隆测序获得了125条COI基因序列,分析了二化螟的地理种群变异和大螟的寄主生物型变异,以及7种不同蛀秆螟虫的种间变异。研究结果表明选定的引物、克隆方法和编码序列均适合用于建立稻田蛀秆螟虫条形码分子鉴定技术,为进一步拓展虫种,建立实用技术奠定了坚实基础。
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