蓟马中内共生菌Wolbachia的多样性及其对寄主线粒体COI基因的影响

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蓟马是缨翅目昆虫的统称，至今有记录的蓟马7400种。随着国际贸易越来越广泛，一些害虫蓟马逐渐侵入我国，对我国的农业生产尤其是大棚种植造成了重大危害。Wolbachia属作为一类胞内内共生菌，在自然界中分布非常广泛，已知感染了大量的节肢动物和线虫类。目前将Wolbachia主要分为(A–K)超群，定义为超群，虽然分类的界限仍不非常明确，分类中存在很多争议。很多研究发现Wolbachia与寄主的多种生殖现象有重要关系，如细胞质不相容、孤雌生殖、雄性致死和雌性化等。在细胞中Wolbachia和线粒体DNA都是母系遗传方式，经过长期的共存，Wolbachia感染可能伴随着被感染个体的线粒体基因型变化，可能出现基因间的偶然性重组和转移，或者是Wolbachia的存在对线粒体的序列多样性产生各种效果。目前已发现许多Wolbachia感染与mtDNA基因序列的各种关系。
　　本论文对缨翅目2个亚目3个科的50种蓟马496个标本进行了分子鉴定，通过Wolbachia的wsp和MLST的5个基因（coxA，fbpA，gatB，hcpA，ftsZ）对135头感染个体的Wolbachia感染情况进行了检测，并对感染的Wolbachia进行分类鉴定，探讨了Wolbachia对寄主线粒体基因组中COI基因的影响进行了分析。主要研究结果如下：
　　（1）利用动物DNA barcoding所用的COI基因，对形态学鉴定出来的50种蓟马进行分子鉴定，测定了496个体的COI序列，结果表明，除了Odontothrips loti和O.meliloti之间以及Thrips physapus和T.pelikani的COI序列差异非常小，遗传距离分别为0.1％和0.3％，绝大部分的分子鉴定结果是同形态学鉴定相一致。另外，对这4个种核基因标记ITS2进行检测，发现O.loti和O.meliloti的ITS2序列完全相同，更为有趣的是这2个种感染的Wolbachia的6个标记基因的序列也几乎完全相同。
　　（2）在50个检测的蓟马种中共发现25种蓟马种不同程度的感染了Wolbachia（6％-100％）,25种未发现Wolbachia感染。管尾亚目Tubulifera的感染率比锥尾亚目Terebrantia的Wolbachia感染率要高。同时Wolbachia的感染状况似乎跟蓟马的食性有关，在捕食性的3种蓟马中Wolbachia的感染率较高。同种蓟马的不同种群之间的感染情况也不同。
　　（3）本文共获得coxA，fbpA，gatB，hcpA，ftsZ和wsp 6个基因的序列各135，135，134，133，135和135条，根据6个标记基因对感染蓟马的Wolbachia进行超群鉴定。只根据wsp基因进行分类分析，第1-122条序列超群鉴定均属于B超群；Echinothrips americanus的所有11条序列（第123-133条）属于A超群；而Haplothrips aculeatus的所有2条序列（第134，135条）不属于至今发现的任何一个超群，跟目前已知所有的wsp序列比对，发现跟G超群最接近，但是相似度不高；根据ftsZ基因135条序列进行超群鉴定发现第1-122条序列均属于B超群；第123-135共13条序列属于A超群；将MLST的5个基因（coxA，fbpA，gatB，hcpA，ftsZ）联合分类鉴定，结果同根据ftsZ基因鉴定的结果，即也均属于A和B超群。这以结果说明超群分类还有待于进一步完善。
　　（4）对蓟马中感染的Wolbachia的6个基因进行重组分析，发现wsp存在着非常普遍的重组现象，而MLST的5个基因不存在重组。推测H.aculeatus的2个感染个体中的Wolbachia可能就是A，B超群wsp基因重组的结果。在捕食各种螨类和小型昆虫的蓟马中，Wolbachia重组率要比植食性的要高。以上结果表明仅根据wsp作为Wolbachia株系鉴定会受到重组的干扰。也为他人提出的G超群是A和B超群重组的结果这样的推论提供了证据。
　　（5）对蓟马的COI序列进行分析发现，Wolbachia与COI的序列差异和进化有关系。通过对感染组蓟马和未感染组蓟马的COI基因序列多样性分析发现，前者的单体型要明显少于后者；而且同属内感染蓟马种的遗传距离比同属内未感染蓟马种的遗传距离要小，同时也比同属内感染和未感染的蓟马种之间的遗传距离小。
　　本论文发现了生物的形态鉴定和分子鉴定是能够相互补充的，在形态鉴定的基础之上，辅以分子鉴定不仅能够对其准确性进行验证，还可以对生物的各种生物学和生态学研究提供线索和证据。Wolbachia感染与寄主的分类学地位和食性有关，wsp基因的各种显著特征又反映了Wolbachia的进化和对寄主的互作，这都为我们更全面地研究Wolbachia提供了新的依据。Wolbachia的感染对蓟马的线粒体基因进化存在一定的关系，这为研究Wolbachia是如何控制寄主保证自身能够在寄主中更好的存在和繁衍下去非常有意义。Wolbachia的分类进化以及对寄主的作用是复杂的，也是非常值得我们去探究的。

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作者
刘静;
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作者单位

山东农业大学;

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授予单位山东农业大学;
学科农业昆虫与害虫防治
授予学位硕士
导师姓名黄大卫;
年度 2011
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类 S436.634.22;Q343.36;
关键词
蓟马; 内共生菌; Wolbachia; 序列多样性; 寄主线粒体; COI基因;

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