基于形态和分子数据的中国大豆食心虫种群分化研究

The soybean pod borer Leguminivora glycinivorella (Matsumura) belongs to the family Tortricidae of Lepidoptera, which causes severe damage mainly on soybeans, and its damage is increasing in recent years. This widely-distributed pest possesses low migration ability, and differences of larva morphology and life history of different populations have been revealed. However, whether these differences represent differentiations at the level of the inter-ecotype, inter-subspecies or inter-species remain unknown. Moreover, the factors triggering these differences still need to be investigated. In this study, we will perform a study on the soybean pod borer based on bothmolecular data andadult morphological. In detail, two aspects can be defined in content. First, the level of morphological differentiation of the soybean pod borer would be assessed based on investigations of the variation pattern of adult genitalia and external morphology. Second, the level of genetic divergence would be evaluated by analyzing population genetic diversity, genetic pattern and phylogeography of this pest based on mitochondrial COI, COII and nuclear ITS2 sequences. Moreover, the factors leading to morphological differentiation and genetic divergence of the soybean pod borer would be inferred based on combined morphological and molecular data as well as other information such as hosts and geographic distribution. The research results will provide references for taxonomy on the soybean pod borer’s relatives and for identification, prevention and control of this pest in agricultural production.

大豆食心虫隶属鳞翅目卷蛾科，是严重危害我国大豆生产的农业害虫，且近些年其危害呈递增趋势。该害虫分布广泛，但迁飞能力弱，研究表明一些种群在幼虫形态特征、生物学习性等方面已发生明显分化。然而，这些种群究竟代表大豆食心虫的不同生态型或亚种，还是已形成不同物种并不清楚，且对影响其分化的因素也缺乏深入研究。本研究拟联合成虫形态特征和分子数据，开展我国大豆食心虫的种群分化研究。首先，基于成虫外部形态和生殖器变化情况，了解我国大豆食心虫的形态多样性水平，评估种群间的形态分化程度；其次，基于线粒体COI、COII和核ITS2基因序列，分析大豆食心虫种群遗传多样性、亲缘地理关系及遗传结构，评估其不同种群的遗传分化水平，并进一步结合形态特征、寄主、地理分布等信息明晰导致种群分化的影响因素。本研究结果不仅可为持续农业生产中该害虫的准确鉴定及防控提供科学依据，也可为其他近缘类群的系统分类研究提供参考。

大豆食心虫隶属鳞翅目卷蛾科，其幼虫可蛀入大豆豆荚，咬食豆粒，且该害虫分布广泛，因此常给我国大豆生产带来重大损失。早期研究表明，大豆食心虫一些种群在幼虫形态特征、生物学习性等方面已发生明显分化。然而，在分化程度上，这些种群究竟代表大豆食心虫的不同生态型或亚种，还是已形成不同物种尚不清楚。本研究基于5种核基因和线粒体基因分子标记，系统分析了我国大豆食心虫的种群分化水平，并综合运用形态学和DNA条形码证据，评估了我国大豆食心虫种群的分化程度。主要结果为：1）通过广泛采样，获得了我国16个省21个大豆食心虫种群样本，并扩增、测序了线粒体COI、ND4、Cytb和核EF-1α、ITS-2等5种基因片段共近600条序列；2）通过种群遗传学分析，发现我国大豆食心虫种群整体遗传多样性较高，最为突出的特征是广西都安种群与其他20个种群分化较大，基于联合COI+ND4+Cytb序列的分子方差分析（AMOVA）显示88.89%的变异来源于广西都安种群与其他种群之间，而其他种群之间分化很小，基因交流频繁，且未形成明显的种群遗传结构和谱系地理结构，推测大豆食心虫的遗传分布格局可能与我国广西地区和其他地区不同的大豆栽培制度有关；3）通过综合分析形态特征和COI条形码数据，我们发现广西都安种群相对其他种群，形态上极其相似，但遗传上分化较大，说明传统上认为的大豆食心虫广西都安种群也可能代表大豆食心虫的已知近缘种或未被描记的隐存种。综合以上发现，我们认为，在防控上，广西种群和其他种群应该分别作为独立的防治单元对待。另外，我们测定了鳞翅目夜蛾总科、螟蛾总科、巢蛾总科等主要类群共12个代表种类的线粒体基因组序列，并结合已发表的线粒体基因组序列，开展了线粒体基因组学比较分析和系统发育研究，为更深层次探索鳞翅目系统发育关系提供了线粒体基因组证据。围绕上述研究内容，已发表SCI论文10篇，其余数据正在整理发表中。