【摘要】：粉蚧科Pseudococcidae昆蟲屬于半翅目Hemiptera蚧次目Coccomorpha,以吸食植物汁液為食。該科是蚧次目的第二大科,包括270余屬2000余種,因其體型微小、生活隱蔽、繁殖力強(qiáng),給農(nóng)林生產(chǎn)帶來巨大威脅,并且許多種類是世界性的檢疫害蟲。然而粉蚧形態(tài)鑒定困難,加之口岸截獲的粉蚧多為若蟲無法鑒定,所以需要一種快速有效的鑒定方法來輔助形態(tài)分類,比如DNA條形碼技術(shù)。經(jīng)典生物防治項目往往依賴專化性高的自然天敵物種,所以了解寄生蜂的寄主�；灾陵P(guān)重要。長索跳小蜂屬Anagyrus是粉蚧生物防治應(yīng)用最成功的的類群,然而,鮮有研究探討擬寄生蜂(長索跳小蜂)與其昆蟲寄主(粉蚧)的協(xié)同進(jìn)化關(guān)系。本研究首先以COI(線粒體DNA細(xì)胞色素C氧化酶亞基I)和28SD2D3(核糖體大亞基D2-D3擴(kuò)展區(qū))為分子標(biāo)記,評估其在粉蚧科昆蟲鑒定中的效率,并將DNA條形碼技術(shù)應(yīng)用到槭樹綿粉蚧復(fù)合種的鑒定上;其次,運用協(xié)同系統(tǒng)發(fā)育的方法分析長索跳小蜂屬同其蚧蟲寄主的相互作用關(guān)系,以期了解寄生蜂的分化過程,結(jié)果如下:(1)中國粉蚧科昆蟲的DNA條形碼研究。以來自中國49個地點的23屬54種粉蚧246個個體為研究對象,運用距離法(Best close match,BCM)、進(jìn)化樹法(NJ樹)和特征法(BLOG)來檢驗COI和28S兩個分子標(biāo)記對粉蚧科昆蟲的鑒定效率。結(jié)果表明,在COI數(shù)據(jù)集中,所有的物種在NJ樹上均形成獨立且具有高支持率的進(jìn)化分支,BLOG可以檢測到區(qū)分所有物種的特征組合,基于距離法和特征法的鑒定成功率為94.12-99.5%。在28S數(shù)據(jù)集中,除了柑橘臀紋粉蚧Planococcus citri、大洋臀紋粉蚧P.minor和日本盤粉蚧Coccura suwakoensis,其他粉蚧物種均能在NJ樹上形成高支持率的獨立分支,BLOG能夠在每種粉蚧中發(fā)現(xiàn)特有的特征組合,用BCM和BLOG檢測其鑒定成功率為98.75-100%。COI數(shù)據(jù)集的種內(nèi)遺傳距離分別為0-3.54%,種間遺傳距離為1.96-21.90%,而28S的種內(nèi)、種間遺傳距離分別為0-3.55%、0.27%-33.36%,雖然種內(nèi)遺傳距離和種間遺傳距離存在重疊,但每個物種與姐妹群的種間距離均大于最大種內(nèi)距離,因此能夠?qū)崿F(xiàn)對物種的準(zhǔn)確鑒定。而基于COI基因的PTP分析在遠(yuǎn)東安粉蚧Antonina tesquorum,鶴虱黑粉蚧Atrococcus paludinus和一種蟻粉蚧Formicococcus sp.三個物種當(dāng)中產(chǎn)生了更多的MOTUs,其中鶴虱黑粉蚧的28S序列具有3.55%的種內(nèi)遺傳分化,表明這個物種存在隱存種。該結(jié)果表明COI和28S基因不僅能高效準(zhǔn)確地鑒定粉蚧科昆蟲,還可以快速地識別隱存種。此外,粉蚧科昆蟲DNA條碼數(shù)據(jù)庫的建立為檢疫部門通過序列比對快速鑒定有害粉蚧提供了便利。(2)槭樹綿粉蟻種團(tuán)Phenacoccus aceris species-group的整合分類。槭樹綿粉蚧P.aceris(Signoret)是一種全北區(qū)常見的多食性害蟲,其與一些近緣種的分類地位一直存在爭議。本研究以17個采集點的116頭標(biāo)本為研究對象,利用分子(COI-5',28SD2D3,EF-1α)和形態(tài)(腹臍數(shù)量、寬度和管腺在頭胸背板的分布格局)數(shù)據(jù)對該類群進(jìn)行識別�；诜肿訑�(shù)據(jù)的分析獲取4個高支持率的分支(用PACE1,2,3,4表示),基于此,本研究重新評估了腹臍數(shù)用于槭樹綿粉蚧種團(tuán)鑒定的效用。在PACE1,PACE2和PACE4中均發(fā)現(xiàn)存在腹臍數(shù)的變異,PACE1的變異范圍為1-3,PACE2的為3-4,PACE4的為3-5。該結(jié)果表明單獨以腹臍數(shù)不適合槭樹綿粉蚧種團(tuán)的區(qū)分。但是,PACE3的所有檢視標(biāo)本有5個腹臍并且第1個的寬度超過第3個寬度的1/3,表明這是一個顯著的分類特征。并且背管腺在頭胸部的分布格局能將PACE2和PACE4區(qū)分開。此外,形態(tài)鑒定為槭樹綿粉蚧的標(biāo)本包含3個沒有寄主偏好的隱存種(PACE2,3,4),這3種在分子和形態(tài)上不同于法國(模式產(chǎn)地)的槭樹綿粉蚧,很有可能代表新的物種。基于COI基因的單倍型網(wǎng)絡(luò)分析發(fā)現(xiàn),我國北方的白蠟樹和花椒樹同時被多個槭樹綿粉蚧種團(tuán)成員為害,原先根據(jù)寄主植物進(jìn)行鑒定的做法是有誤導(dǎo)性的,并且該種團(tuán)在分類上的混亂很有可能是由于這種混生造成的。(3)長索跳小蜂屬與蚧蟲寄主的協(xié)同系統(tǒng)發(fā)育研究。從50批次(占總2600余批次蚧蟲樣本的1.9%)樣本中獲得長索跳小蜂標(biāo)本。形態(tài)鑒定為21種蚧蟲(20種粉蚧,1種氈蚧),18種小蜂。以177個長索跳小蜂標(biāo)本為研究對象,獲取COI和28SD2序列構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹,物種界定(GMYC,同域標(biāo)準(zhǔn),單系性)識別出23個假定種,在5個形態(tài)種中發(fā)現(xiàn)隱存種,其中,Anagyrussimlaensis和An.rugas各自被分為兩個寄主專化的假定種,表明這些類群中存在潛在的寄主�；浴４送�,利用TreeMap和Jane4探討其與寄主的協(xié)同進(jìn)化關(guān)系�；赥reeMap的分析表明長索跳小蜂同其寄主的系統(tǒng)發(fā)育樹并不完美的匹配。基于Jane4的協(xié)同系統(tǒng)發(fā)育分析發(fā)現(xiàn)在三種代價模型中蚧蟲和小蜂都能顯著擬合,并且分選事件和寄主轉(zhuǎn)移事件的數(shù)量最多,表明這兩個進(jìn)化事件在跳小蜂分化中扮演著重要的角色。
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３）通過飼養(yǎng)、形態(tài)和分子鑒定，結(jié)合寄主信息，檢測四突跳小蜂亞科寄生蜂中逡逑是否存在寄主專化的隱存種，并且同文獻(xiàn)記載寄主信息比較來檢驗該亞科是多食性寄逡逑生蜂的假說；逡逑４）在３）的研宄基礎(chǔ)上，選取代表屬長索跳小蜂屬Ｘｗｆｌｇｖｍｓ■及其寄主，進(jìn)行協(xié)逡逑同系統(tǒng)發(fā)育分析，探討兩個類群的相互作用關(guān)系。逡逑１．４．邋２．研宄目的與意義逡逑鑒于粉蚧重要的經(jīng)濟(jì)意義以及形態(tài)鑒定的困難，建立我國粉蚧科昆蟲ＤＮＡ條形逡逑碼數(shù)據(jù)庫，可以使植物檢疫人員通過簡單的序列比對快速準(zhǔn)確地獲取物種信息，對預(yù)逡逑防有害粉蚧的入侵和擴(kuò)散、保護(hù)我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)安全提供基礎(chǔ)。逡逑通過大量采集飼養(yǎng)寄生蜂，可以準(zhǔn)確獲取這類天敵的寄主信息，填補(bǔ)許多種類的逡逑生物學(xué)空白。并且，通過分子鑒定發(fā)現(xiàn)潛在寄主�；募纳錇樯锓乐翁峁┮环N新逡逑的可能性。如果證實四突跳小蜂亞科（包括長索跳小蜂屬）的�；猿潭群芨撸瑢τ阱义仙锓乐蝸碚f將是一個好消息，因為成功的生物防治案例往往需要寄主專一的寄生性逡逑天敵。此外，探討寄生蜂同寄主的協(xié)同進(jìn)化關(guān)系，能為物種形成、寄生關(guān)系多樣化研逡逑宄提供素材和依據(jù)。逡逑邐

邐中國粉蚧科昆蟲的分子鑒定邐逡逑新開發(fā)出用于區(qū)分進(jìn)化樹上種群和物種形成事件的方法。該模型的基本假設(shè)是分支上逡逑的每一個堿基替換都有小的概率造成物種形成，并且物種間的替換數(shù)要明顯高于物種逡逑內(nèi)的替換數(shù)。相應(yīng)的分析在其ｂＰＴＰ網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器（ｈｔｔｐ：／／ｓｐｅｃｉｅｓ．ｈ－ｉｔｓ．ｏｒｇ／）上進(jìn)行，最逡逑大似然樹作為輸入文件進(jìn)行ＰＴＰ分析，其他參數(shù)選取默認(rèn)值。如果外群與內(nèi)群關(guān)系逡逑過遠(yuǎn)，則將外群排除以提高物種識別。使用ｒａｘｍｌＧＵＩ邋（Ｓｉｌｖｅｓｔｒｏ＆邋Ｍｉｃｈａｌａｋ，，邋２０１２）逡逑程序里的ＲＡｘＭＬ（Ｓｔａｍａｔａｋｉｓｅｆｆｌ／．，邋２００８）方法進(jìn)行最大似然分析，選�。牵裕遥牵粒停停铃义咸娲Ｐ�，通過１００次重復(fù)檢驗（ｂｏｏｔｓｔｒａｐ＝１００）評估節(jié)點支持率。逡逑
【學(xué)位授予單位】：北京林業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：S763.35


本文編號：2680804