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棉铃虫种群的遗传多样性与基因流研究
作 者: 石仕福
导 师: 苏建亚
学 校: 南京农业大学
专 业: 农药学
关键词: 棉铃虫 微卫星标记 遗传分化 基因流
分类号: S435.622.3
类 型: 硕士论文
年 份: 2009年
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内容摘要
本研究利用5对微卫星标记分析了中国5个地区8个棉铃虫群体和两个个实验室种群的遗传分化、基因流、遗传分化程度及其与地理距离之间的关系,同时利用DA遗传距离构建了系统树。1)棉铃虫田间种群具较高的遗传多样性在我国河北、山东、南京以及新疆棉铃虫田间种群上用5对微卫星引物共扩增得到149个等位基因,每个微卫星位点平均29.8个等位基因;两个钙粘蛋白基因位点得到62个等位基因,平均每个位点31个。田间种群之间微卫星位点、钙粘蛋白位点上等位基因的多态性没有差异。微卫星位点和钙粘蛋白位点在田间种群中均表现出明显的杂合性缺失,说明棉铃虫田间种群个体间的非随机交配,也可能是因为棉铃虫种群受到某种选择压力的影响。2)棉铃虫田间种群已表现出低到中等水平的遗传分化现象棉铃虫田间种群间的基因分化系数(FST)为0.069,种群间已呈中度遗传分化;地区间群体的基因分化系数(FST)为0.065,也呈中等水平的遗传分化。新疆棉铃虫种群与东部棉区河北、山东、南京种群间的遗传分化呈现中等水平,其FST在0.05~0.15之间;河北邱县棉铃虫种群年度(世代)间的遗传分化系数较小,在0.018-0.063之间,种群间的遗传分化很低;山东无棣与淄博两种群间的FST为0.048,种群间的分化为低水平分化;山东种群与河北邱县种群虽然地理距离很近,但却呈现中等水平的遗传分化(FST在0.058~0.103之间);南京与山东、河北种群间的遗传分化还不明显。分子变异分析(AMOVA)表明8个田间种群遗传变异的3.63%来自于地区间,4.09%遗传变异来自于地区内群体间,92.28%的变异来自于群体内个体间。通过分析基因分化系数与地理距离的关系,我们发现地理隔离效应对棉铃虫种群的基因分化有正的贡献,但它们间的相关性并不显著。3)棉铃虫种群间有频繁的基因流8个田间棉铃虫群体间迁移个体数(Nm)变化范围为2.172(邱县种群和山东无棣种群)到13.955(河北邱县2006年第2代和第4代),田间种群间的基因流均大于1,说明这些种群间有较强的基因流;实验室种群和田间种群间Nm值很低(Nm<0.3),表明室内种群与田间种群间无基因交流(Nm=0)。通过个体分析,我们也发现所有田间种群至少有10%个体被鉴定为可能来自其他种群,各种群中外源个体所占比例差异并不明显。新疆地处我国大西北,远离我国东部棉区,仍有个体被鉴定来自河北、山东种群,但东部种群中则极少有个体被鉴定为来自新疆棉铃虫种群,新疆棉铃虫种群与东部棉铃虫种群的基因流可能具有单向性。4)Bt棉种植对棉铃虫遗传多样性的影响在本研究中尚未得以表现在棉铃虫种群遗传结构上,Bt棉的种植现在还没有对其表现出明显的影响,承受选择压力的钙粘蛋白基因和没有承受选择压力的微卫星基因在遗传多样性方面没有显示出钙粘蛋白基因遗传多样性缺乏的现象。用钙粘蛋白基因位点研究8个田间棉铃虫群体遗传多样性差异,结果表明钙粘蛋白基因位点在棉铃虫种群上现在还没有表现出由于Bt棉种植所致的偏向性差异。钙粘蛋白基因位点等位基因丰度不低于微卫星位点,它和微卫星基因位点一样,可以作为一种分子标记对棉铃虫种群结构进行研究。地理距离较近的两个Bt棉种植地区问(河北邱县和山东棉铃虫种群),比地理距离相对较远的Bt棉种植区与其他地区之间及其他地区棉铃虫种群之间,呈现更小的基因流,和更大的种群间遗传分化。造成河北与山东两个Bt棉种植区之间棉铃虫种群的遗传分化较明显,但目前尚不清楚两地间的基因流较低的确切原因,还有待于进一步研究。
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全文目录
摘要 6-8ABSTRACT 8-11名词缩写 11-12第一章 文献综述 12-30 1.1 棉铃虫的危害及其重要性 12-14 1.2 棉铃虫种群动态与遗传结构研究 14-17 1.3 昆虫群体遗传结构与分化研究 17-20 1.3.1 地区间种群遗传结构分析 17-19 1.3.2 地区内种群间的遗传多样性分析 19 1.3.3 种群内个体之间的遗传多样性分析 19-20 1.4 昆虫遗传多样性研究中的分子标记技术 20-25 1.4.1 基于Southern杂交的限制性片段长度多态性分析技术 20-21 1.4.2 基于PCR技术的分子标记 21-23 1.4.3 基于DNA序列的分子标记 23-24 1.4.4 几种分子标记技术的比较 24-25 1.5 微卫星 25-29 1.5.1 微卫星的发现及其特征 25-27 1.5.2 微卫星的形成与消亡 27 1.5.3 微卫星标记的优点 27-29 1.5.4 微卫星标记的局限性 29 1.6 本研究的目的与意义 29-30第二章 材料与方法 30-42 2.1 试验材料 30-33 2.1.1 棉铃虫种群采集 30 2.1.2 微卫星引物的选择 30-33 2.1.3 试验仪器 33 2.2 试验方法 33-34 2.2.1 基因组DNA抽提 33 2.2.2 PCR扩增 33-34 2.2.3 电泳 34 2.2.4 银染 34 2.3. 数据分析 34-42 2.3.1 数据分析方法 34-40 2.3.2 数据软件分析 40-42第三章 结果与分析 42-60 3.1. 微卫星引物的筛选 42-48 3.1.1 PCR产物琼脂糖电泳 42-46 3.1.2 变性聚丙烯酰胺凝胶电泳 46-48 3.2 棉铃虫群体间遗传多样性 48-50 3.3 棉铃虫群体间遗传分化与基因流 50-53 3.4 聚类分析 53-55 3.5 个体鉴定及AMOVA分析 55-58 3.5.1 个体鉴定 55-57 3.5.2 分子变异分析(AMOVA) 57-58 3.6 微卫星位点和钙粘蛋白基因位点间遗传多样性比较 58-60第四章 讨论 60-66 4.1 棉铃虫群体的遗传多样性 60-61 4.2. 棉铃虫种群的遗传分化与基因流 61-63 4.2.1 棉铃虫种群间遗传分化及地理隔离效应 61-62 4.2.2 棉铃虫种群基因流分析 62-63 4.2.3 棉铃虫世代间遗传分化及基因流 63 4.3. Bt棉种植对棉铃虫种群遗传结构的影响 63-66全文主要结论 66-68参考文献 68-78致谢 78
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中图分类: > 农业科学 > 植物保护 > 病虫害及其防治 > 农作物病虫害及其防治 > 经济作物病虫害 > 纤维作物病虫害 > 棉病虫害 > 虫害 > 棉红铃虫
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