九种瘿蚜次级共生菌Wolbachia分子检测及系统发育分析

来源 :中国林业科学研究院 | 被引量 : 2次 | 上传用户:ffgghhaz
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瘿蚜是能够刺激植物组织增生并形成虫瘿的一类蚜虫,是致瘿昆虫的重要类群。瘿蚜大部分是农林害虫,但也有一些种类对寄主植物没有明显为害,如五倍子蚜虫。沃尔巴克氏体Wolbachia是昆虫体内普遍存在的一种重要的次级共生菌,其主要功能是调节宿主的生殖,包括诱导杀雄、雌性化、细胞质不亲和和孤雌生殖等,除此之外,还能增强宿主抗性、调控宿主的其它生命活动并影响其物种形成与进化。前人对蚜虫Wolbachia的研究主要集中在自由生活的蚜虫中,对于生活于封闭环境的瘿蚜研究较少,因此,研究瘿蚜Wolbachia的种类及系统发育关系,有助于深入理解Wolbachia在不同宿主间的分布及其亲缘关系,为进一步研究其功能及其与宿主的协同进化等提供参考。本研究选取Wolbachia的16S rRNA、gro EL、glt A等9个基因引物序列,对五倍子蚜、杨树瘿蚜和黄连木瘿蚜等9种瘿蚜共14个种群的Wolbachia感染情况进行检测,进一步对感染的Wolbachia进行特定基因测序,联合其他蚜虫的Wolbachia相同基因序列构建系统发育树,分析瘿蚜与其他蚜虫感染Wolbachia的株系差异和亲缘关系。主要结果如下:1、Wolbachia在瘿蚜中的感染率较低通过特定基因检测发现,9种瘿蚜的14个种群中,共有3种瘿蚜各1个种群感染了Wolbachia,分别为:肚倍蚜(Kaburagia rhusicola)昆明种群、角倍蚜(Schlechtendalia chinensis)峨眉种群和滇叶瘿绵蚜(Pemphigus yunnanensis)昆明种群,Wolbachia在这3种瘿蚜中的感染率分别为:66.7%、11.1%和11.1%。表明与其他昆虫相比,Wolbachia在上述9种瘿蚜中的感染并不普遍,感染率较低。2、瘿蚜Wolbachia特定基因的测序选择感染Wolbachia的瘿蚜种群,对特定基因进行扩增和测序,在六个基因中获得了相应的基因序列,其中肚倍蚜(K.rhusicola)昆明种群、角倍蚜(S.chinensis)峨眉种群和滇叶瘿绵蚜(P.yunnanensis)昆明种群的16S rRNA基因片段序列长度分别为1077bp、1061bp、1054bp(采用16S 281F/1372R引物)和440bp、440bp、442bp(采用Wspec F/Wspec R),gat B和fbp A基因的片段长度分别为:497bp、492bp、497bp和476bp、479bp、480bp。另外,在滇叶瘿绵蚜(P.yunnanensis)昆明种群还分别获得了cox A、hcp A和fts Z的基因片段长度,分别为:488bp、509bp和518bp。通过NCBI-Blast比对,2种五倍子蚜的特定基因序列与其他自由生活的蚜虫相似度较低,而滇叶瘿绵蚜的特定基因序列与其他自由生活的蚜虫、粉虱等相似度很高,暗示这2类瘿蚜感染的Wolbachia可能具有不同的起源。3、五倍子蚜与杨树瘿蚜感染的Wolbachia分别属于不同的株系利用Wolbachia的16S rRNA基因序列和多位点序列分型MLST(multilocus sequence typing)方法,联合NCBI中已有的Wolbachia各超群代表株系进行同源性比对并构建系统发育树。结果表明,滇叶瘿绵蚜(P.yunnanensis)昆明种群感染的Wolbachia与其他自由生活蚜虫中的感染的B超群株系且亲缘关系很近,并同属于B超群。而肚倍蚜(K.rhusicola)昆明种群和角倍蚜(S.chinensis)峨眉种群感染的Wolbachia与自由生活蚜虫中的感染的Wolbachia亲缘关系较远,推测其属于O超群。暗示五倍子蚜感染的Wolbachia与滇叶瘿绵蚜和其他自由生长的蚜虫感染的Wolbachia可能具有不同的起源。4、本研究在2种五倍子蚜检测到的Wolbachia感染并初步确定其属于O超群,且肚倍蚜系首次检测到Wolbachia感染。表明蚜虫感染的Wolbachia株系除了前人已经发现的A、B、M和N 4个超群外,还存在着其他超群。
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