我国红火蚁Solenopsis invicta社会型鉴定及不同地理种群遗传差异性分析

论文摘要

2005年1月17日,我国农业部郑重宣布了我国广东已有红火蚁solenopsis invictaBuren（膜翅目:蚁科）的分布。随后经过调查发现,广西、福建、湖南亦有红火蚁的存在,且发生面积已超出3.2万公顷,并有进一步扩大的趋势,因此,有关红火蚁的相关研究迅速展开。为了能正确评估我国红火蚁的社会型及其分布、我国红火蚁的入侵来源及入侵次数,为我国的检疫检测、监控及防治提供了科学有效的理论依据,本研究利用GP-9特异性引物判别我国红火蚁发生的社会型以及采用6对微卫星位点对我国红火蚁各地理种群间的遗传差异性进行分析,现结论如下:红火蚁蚁群存在着单后型和多后型。不同社会型的红火蚁在行为及生态上存在着较大的差异,因此社会型的鉴别是一个地区制定正确的红火蚁监控技术的关键步骤。本研究利用多元PCR技术首次对采自我国4省16个县（市、区）的120个红火蚁蚁群的社会型进行了鉴别。所获的鉴定结果为,我国的红火蚁多后型与单后型共存,但以多后型为主;多后型与单后型的比约为4:1（97:23）,但会因地区的不同而异:如广东多后型与单后型的比例最低,约为3:1（66:20）,而广西的多后型与单后型的比为7:1（21:3）。利用所选的6个微卫星位点（sol-6,sol-11,sol-20,sol-42,sol-49和sol-55位点）对广西、粤西、珠三角、湖南、福建和台湾6个地理种群的238个红火蚁个体进行PCR扩增,得到特异性的扩增产物。共检测到45个等位基因,平均每个基因座7.5个等位基因,最少为4个;有效等位基因数目总共为18.75个,有效等位基因数小于实际观察的等位基因数,这是各等位基因频率分布不均匀的结果。所选择的6个微卫星位点在6个地理种群中表现出了良好的多态性,多数位点在不同种群中处于哈迪-温伯格平衡状态,具有较为丰富的遗传多样性。不处于平衡状态的群体,可能是由于外来种群冲击,自然选择,随机交配发生变异等。不同地理种群微卫星标记的平均多态信息含量在0～0.8011之间,观察杂合度（Ho）在0～1.0000之间,期望杂合度（He）在0～0.8371之间。其中,观察杂合度平均在0.5740～0.7778之间,以福建种群最高（0.7778）,广西种群最低（0.5740）,表明福建种群已经出现了较大程度的遗传变异;平均期望杂合度在0.6104～0.7068之间,其中以广西最低（0.6104）,珠三角种群最高（0.7068）。表明我国红火蚁各个地理种群内遗传变异较大,遗传多样性较高。另外,比较期望杂合度和实际杂合度的数值时发现,除福建和湖南外,其余各地的实际杂合度均低于平均期望杂合度。表明尽管各地理种群内存在较高的遗传多样性,但在绝大多数地区仍有一定程度的自交率。而福建和湖南种群的平均观察杂合度均高于期望杂合度,表明这两地的种群内的个体自交率较低。各微卫星位点FST的变化范围是从0.0595（sol-20）～0.1304（sol-11）,平均值为0.0961,结果表明尽管在种内存在有很强的遗传变异情况,但是在种间的遗传分化为中度,遗传变异不大。基因流（Nm）的判断结果与之相似。试验分别计算了6个红火蚁种群之间的Nei氏标准遗传距离,并对其进行聚类,结果表明广西同粤西的遗传距离最近,聚类为一类,珠三角同湖南聚类,福建及台湾都单独聚类。进一步将种群细化成16个地理种群,据类图分为四支。广西、粤西和福建聚类,结合AMOVA的结论,证明广西同粤西可能为同一入侵源的论断;珠江三角洲种群分化为两大类,珠海同中山聚类在一起,为同一入侵源;深圳、惠州、广州、广东四地同湖南张家界的聚为一类。值得强调的是,初期相关专家判断湖南张家界的红火蚁入侵源可能为深圳,从聚类图上可以发现,湖南同深圳聚为一小类,从而从分子生物学上证明了专家的判断;台湾和其它地区的遗传距离较远,单独聚为一类。通过聚类图我们发现,我国各个红火蚁种群之间存在一定的遗传分化,就国内而言,我国应遭受了多次的入侵,并可能是来自不同的红火蚁发生地。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 前言
• 1.1 红火蚁研究概况
• 1.1.1 红火蚁的入侵及扩散
• 1.1.2 红火蚁的生物学特征
• 1.1.3 红火蚁的危害
• 1.2 常用的标记技术在红火蚁研究中的应用
• 1.2.1 红火蚁种类鉴定
• 1.2.2 GP-9的相关研究
• 1.2.3 红火蚁的来源确定
• 1.3 微卫星标记及其在红火蚁种群遗传变异研究中的应用
• 1.3.1 微卫星DNA的结构和类型
• 1.3.2 微卫星DNA的优点
• 1.3.3 微卫星标记在红火蚁种群遗传变异研究中的应用
• 1.4 研究的目的及意义
• 2 材料与方法
• 2.1 实验材料
• 2.1.1 社会型鉴定实验样本的采集
• 2.1.2 微卫星分析实验样本的采集
• 2.1.3 主要仪器
• 2.1.4 主要试剂及配置
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 社会型的鉴定
• 2.2.2 地理种群遗传差异性分析
• 2.3 数据处理分析
• 2.3.1 种群内遗传多样性
• 2.3.2 种群间遗传变异
• 3 结果与分析
• 3.1 基因组总DNA检测
• 3.2 社会型鉴定
• 3.3 地理种群遗传差异性分析
• 3.3.1 PCR扩增结果
• 3.3.2 扩增产物的检测
• 3.3.3 等位基因频率
• 3.3.4 等位基因和有效等位基因
• 3.3.5 杂合度
• 3.3.6 各座位多态信息含量
• 3.3.7 哈迪-温伯格平衡
• 3.3.8 遗传变异度分析
• 3.3.9 F-统计量
• 3.3.10 群体遗传距离和聚类结果
• 4 讨论
• 4.1 社会型的探讨
• 4.2 通过蚁群遗传多样性的分析对我国红火蚁入侵次数及入侵源的探讨
• 4.3 试验条件的探讨
• 4.3.1 试验样本的选择
• 4.3.2 微卫星位点的选择
• 4.3.3 多元PCR的建立
• 4.3.4 PCR产物检测
• 5 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 本研究存在的问题
• 5.3 本研究未来深入研究的方向
• 参考文献
• 致谢
• 附录