论文部分内容阅读
本研究采用PCR技术对尖唇散白蚁(Reticulitermes aculabialis Tsai et Hwang)、圆唇散白蚁(R. labralis Hsia)和黑胸散白蚁(R. chinensis Snyder)三种白蚁的全线粒体基因组进行了测定、拼接和注释,并结合NCBI中已收录的等翅目昆虫线粒体基因组全序列,采用PCGs、rRNAs和PCGs & rRNAs联合三种数据集用最大简约法(maximum parsimony, MP)、最大似然法(naximum likelihood, ML)和邻位相连法(neighbor joining,NJ)构建了等翅目系统发育树。另外以西安市15个不同巢群尖唇散白蚁的工蚁样本为研究对象,通过微卫星标记,对尖唇散白蚁的遗传多样性进行分析,确定白蚁巢群的类型、巢群的繁育体系,以及是否存在近亲交配,为进一步利用和防治白蚁提供理论依据。研究结果如下:(1)尖唇散白蚁、圆唇散白蚁、黑胸散白蚁的线粒体基因全序列总长度分别为16475bp、16113 bp和15925 bp,均含有昆虫中典型的37个基因,分别为:13个蛋白编码基因(PCGs),2个核糖体RNA基因(rRNAs)和22个转运RNA基因tRNAs)。都具有一个AT偏向性控制区(control region, CR),但碱基大小相差较大。(2)尖唇散白蚁、圆唇散白蚁、黑胸散白蚁的线粒体基因组全序列A+T碱基含量百分比分别为65.8%、65.1%和65.3%,都具有AT偏向性。尖唇散白蚁、圆唇散白蚁和黑胸散白蚁编码基因(PCGs, tRNAs & rRNAs)片段总长度分别为14688bp、14689 bp和14687 bp,差距十分微小,分别占基因组总长度的89.15%、91.16%和92.23%。(3)控制区(CR)包含2套不同的重复单元(repeat unit),即A和B。尖唇散白蚁、圆唇散白蚁、黑胸散白蚁的CR基因长度分别为1679 bp、1311 bp和1125 bp,A+T含量分别为69.8%、65.98%和67.02%,均位于基因12SrRNA 和 tRNATle之间。其中尖唇散白蚁存在2个完全的序列单元A和2个完全的序列单元B,还包含部分重复的序列单元A和B;圆唇散白蚁控制区中包含3个完全的序列单元A和1个完全的序列单元B,还包括还包含部分重复的序列单元A和B;黑胸散白蚁包含2个完全的序列单元A和1个完全的序列单元B,还包含部分重复的序列单元A和B。(4)三种散白蚁线粒体DNA排列紧密,均存在基因间隔区和基因重叠区。其中,尖唇散白蚁共存在17处间隔区,总长度为108 bp,存在6处重叠区,总长度为24 bp;圆唇散白蚁和黑胸散白蚁存在相同的基因间隔区和基因重叠区,均为间隔区17处,总长度为113 bp,重叠区6处,总长度为23 bp。(5)转运RNA除tRNASer(AGN)缺失DHU臂,tRNATyr有一个不标准的TΨC臂,由一对碱基配对将TΨC臂分隔成两个环,tRNASer(UCN)有一个不标准的二氢尿嘧啶(DHU)臂外,其余的转运RNA基因均能形成典型的三叶草型二级结构。转运RNA基因存在碱基错配现象,GU错配占了绝大部分。(6)通过对等翅目昆虫线粒体基因组中的13个蛋白编码基因(PCGs)、2个核糖体RNA (rRNA)以及PCGs & rRNAs 3种数据集,采用最大简约法(maximum parsimony,MP)、最大似然法(maximum likelihood, ML)和邻位相连法(neighbor joining, NJ)进行系统发育分析,得出以下结论:鼻白蚁科与白蚁科关系更近,与齿白蚁科亲缘关系较远。这与Engel等(2009)依据形态确定的齿白蚁科与白蚁科关系较近不同。此次分析结果显示,鼻白蚁科和齿白蚁科的一些种类混在一起,提示这些种类的分科仍然有待商榷。在散白蚁属中,圆唇散白蚁和黑胸散白蚁先聚类在一起,然后再和尖唇散白蚁聚类在一起,表明黑胸散白蚁和圆唇散白蚁亲缘关系近,而与尖唇散白蚁较远。(7)从适合散白蚁的26对引物中筛选出6对微卫星引物对西安市15个尖唇散白蚁巢群进行遗传多样性分析。在这6对引物中共检测出17个等位基因,平均等位基因数目为2.833±0.753。有效等位基因的范围为1.421个到3.318个,平均观测杂合度和期望杂合度分别为0.468±±0.206和0.504±0.163。观测杂合度和期望杂合度没有明显的差异(t11=7.35,P=0.268),但两者之间存在线性相关关系(r=0.954,P=0.003<0.01)。(8)在尖唇散白蚁遗传多样性的检测中,西安市的15个白蚁巢群中,4个为扩大巢群,其余11个巢群均为简单巢群,没有发现融合巢群。(9)对尖唇散白蚁进行F统计推测其群体遗传结构,观察扩大巢群的F值并不符合预期的F值,可能的原因是白蚁巢群中存在多种繁育体系,而每一种繁育体系在巢群中又不占有绝对优势。在15个白蚁巢群中仅有4个为扩大巢群,可能的原因是尖唇散白蚁中可能存在AQS体系,即使巢群中存在多个补充繁殖蚁,但是它们的基因型与原始蚁王蚁后类似,因此无法判定繁殖蚁的数目。