中国锷弄蝶族体内Wolbachia菌株多样性、传播模式及重组研究

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沃尔巴克菌(Wolbachia)是节肢动物和线虫中常见的内共生细菌,以多种方式操纵其宿主的生殖行为,主要有细胞质不相容(cytoplasmic incompatibility)、孤雌生殖(parthenogenesis)、雌性化(feminization)和杀雄(male killing)现象等。Wolbachia菌通常以垂直传播(母系遗传)的方式扩散,其次在宿主间以水平方式传播。迄今为止,已发现五个蝶科类群(凤蝶科,灰蝶科,粉蝶科,蛱蝶科,弄蝶科)的部分物种感染Wolbachia菌。尽管有研究人员对上述感染的蝶种分别进行了相关调查和报道,但尚未有以“族”作为宿主分析单元进行的系统研究。本研究,我们将通过评估中国锷弄蝶族Aeromachini感染物种的系统演化关系,结合Wolbachia菌株型多样性来评估其传播模式。我们采集了中国锷弄蝶族10属46种125个样本,鉴定了所有弄蝶个体的Wolbachia菌感染情况,基于多重序列分型技术(MLST)和wsp基因分型技术,对中国锷弄蝶族体内Wolbachia的遗传多样性进行全面调查。我们以2个线粒体基因片段及3个核基因片段构建了锷弄蝶族系统发育树,以多位点序列分型片段及wsp基因构建了Wolbachia菌株的系统发育树。此外,基于宽松分子钟法,选取合适的化石记录作参照点,对中国锷弄蝶族主要类群的起源和分化时间进行估算,比较Wolbachia超群与锷弄蝶族物种的各自的分歧时间,评估Wolbachia菌在中国锷弄蝶族物种间的传播模式。此外,我们利用重组检测软件分析了Wolbachia菌基因重组的情况。本研究主要结果如下:1)46种锷弄蝶中有21种感染了Wolbachia菌,物种感染率为46%。锷弄蝶125个个体样本中31个检测为Wolbachia菌阳性样本,个体感染率为25%。2)基于多重序列分型技术(MLST)对阳性个体进行多样性检测,共发现了感染锷弄蝶族的Wolbachia菌有19个株型,系统演化关系显示感染锷弄蝶的Wolbachia在进化枝上属于超群A和超群B。3)根据Wolbachia菌和锷弄蝶物种的系统共进化比较,除株型w Jho外,其他株型菌株均具有宿主物种特异性,而w Jho由3种(宽锷弄蝶Aeromachus jhora、黑点锷弄蝶Aeromachus propinquus和银条徘弄蝶Pedesta bivitta)同域分布的弄蝶物种共有。两项系统发育一致性测试均未发现Wolbachia菌株与其蝶类宿主间存在共进化的证据。4)通过贝叶斯算法对本研究样本中所有感染了Wolbachia菌的物种的分歧时间进行估测,发现锷弄蝶族中物种之间最新的分歧时间为距今43百万年前。5)使用RDP3软件对每个MLST等位基因和wsp进行重组分析,结果显示4个Wolbachia菌株的fts Z基因中发生了基因内重组。6)感染锷弄蝶族的Wolbachia菌的传播模式除了垂直传播外,也存在水平传播。
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