关键词：
松树蜂
快速鉴定
线粒体标记
微卫星标记
适生区预测
摘要：
松树蜂(Sirex noctilio Fabricius)隶属于膜翅目Hymenoptera,树蜂科Siricidae,树蜂亚科Siricinae,树蜂属Sirex,是国际上重大的林业检疫性有害生物,原产于欧亚大陆与北非。近120年来,在世界除南极洲外的各大洲均有入侵。2013年发现入侵中国,对我国樟子松林造成严重危害,并对我国的油松等其他松属植物有潜在威胁。本研究针对新入侵有害生物松树蜂,缺乏快速精准的检验检疫手段,种群来源与扩散路径尚不明确等问题,开发了松树蜂快速鉴定技术,实现了满足于检验检疫需求的快速精准鉴定;采用线粒体标记和微卫星标记技术,以松树蜂中国种群为研究主体,比较分析松树蜂和我国本土近缘种新渡户树蜂种群,以及国外其他松树蜂种群的遗传特征,由此推测我国松树蜂种群的来源和种群扩散情况;最后,基于分布数据与气候数据,模拟未来气候条件下松树蜂在我国以及世界范围的分布。本研究旨在为松树蜂的早期检测与预警提供理论与技术支撑,主要研究结果如下:1.开发了针对松树蜂的特异性强、稳定性好和灵敏度高的引物,实现了对松树蜂的快速准确鉴定。为解决树蜂属昆虫幼虫形态极为相似,非成虫虫态形态鉴定困难这一难题,对比分析17种树蜂昆虫的碱基序列,设计开发出松树蜂特异性SS-COI引物1对。以5种我国常见树蜂科昆虫作为对照进行检验,其中包括:3种不同虫态(幼虫、蛹与成虫)、16个不同地理来源以及不同浓度梯度的松树蜂基因组DNA样本。2.明确了松树蜂与中国本土种新渡户树蜂遗传特征差异显著,松树蜂具有入侵种的特点。利用线粒体COI基因序列对松树蜂与其近缘种新渡户树蜂种群遗传特征进行比较分析,遗传多样性结果显示:松树蜂变异位点占比为3.03%、单倍型数量13个、单倍型多样性(h)0.3550、核苷酸多样性(π)0.0012;相比而言,新渡户树蜂变异位点占比为9.44%、单倍型数量64个、单倍型多样性(h)0.8070、核苷酸多样性(π)0.0067。遗传结构结果显示:松树蜂种群内单倍型多样性低(h=0～0.5630,平均值为0.1381),不同单倍型间具有明显的遗传结构分化,且各单倍型呈现明显的地理分布格局;而新渡户树蜂种群内单倍型多样性高(h=0～1,平均值为0.6196),不同单倍型间无明显的遗传结构分化,单倍型的地理区划特征不明显。由此可见,松树蜂具有一般入侵种的特点。3.松树蜂中国种群分西北与东南两组,可能来源于至少两次以上的独立入侵。使用线粒体与微卫星两种分子标记对松树蜂中国不同地理种群的遗传特征进行比较,AMOVA与Structure结果均显示松树蜂中国种群分西北与东南两组。基于线粒体序列的AMOVA分析结果支持依据地理距离、城市区域(组间变异率:38.64%>组内种群间变异率:9.15%,P≤0.01)与纬度差异(组间变异率:25.58%>组内种群间变异率:22.46%,P≤0.01)的分组方式,且单倍型的地理分布与该分组方式吻合,主要分为西北部与东南部两组。基于8个中高度多态性的微卫星位点(多态信息含量:0.2782～0.7881)对样本进行标记,Structure分析结果将松树蜂中国种群分两支(Cluster1与Cluster2)。这两分支间显现出明显的地理结构分化,西北部以Cluster 2为主(占93.7583%),而东南部以Cluster 1为主(占67.5390%),两地理组分间遗传分化系数(Fst)为0.6667,发生高度的遗传分化(Fst>0.25)。全球松树蜂单倍型系统发育的研究结果显示,中国西北部松树蜂种群(满洲里、霍都奇、红花尔基)可能来源于欧洲与南美洲;中国东南部松树蜂种群可能来源于各大洲,其中以欧洲与北美洲可能性最大。4.入侵中国的松树蜂种群出现快速扩张的现象,种群有向南扩散的趋势,人类活动对其传播扩散有较大的影响。使用线粒体COI标记对全球松树蜂种群的遗传特征比较分析。欧洲原产地种群、北美入侵种群、中国入侵种群的遗传结构特征(样本数量、单倍型数量、每个单倍型样本容量)的评估值分别为:欧洲(44个、4个、11个)、北美洲(39个、2个、19个)与中国(193个、8个、24个),与北美洲相比,松树蜂中国种群每个单倍型样本容量相对于原产地有较强的增加;欧洲原产地种群的遗传多样性参数(h=0.533、π=0.00194)显著高于北美洲(h=0.264、π=0.00082)与中国(h=0.311、π=0.00114)入侵种群,与北美洲相比,中国松树蜂种群的遗传多样性相对于原产地有较弱的下降。上述结果揭示出中国松树蜂种群可能在经历了入侵初期的瓶颈效应后,又通过种群的快速扩张保持了较高的遗传多样性。对地理种群进行Mantel检验,结果显示遗传距离与地理距离存在显著相关性(r=0.38878,p<0.01);但也存在一些地理
