茶棍蓟马遗传多样性及暴发的种群遗传机制研究

The main insect pests of tea plant are changing from chewing insects to sap-sucking insects. Dendrothrips minowai Priesner (DMP) is a representative of the sap-sucking insect and the main severe pest of Guizhou Province. Our previous survey indicated that DMP is popular and sometimes outbreak in partial areas of Guizhou. The outbreak mechanism is not clear. We prepare to study the genetic diversity of DMP so as to reveal the population genetics mechanism. Based on molecular markers of microsatellite (SSR), mitochondrial COI, COII and 16S rRNA gene segment, we firstly present the genetic diversity and structure of geographical and host population, and uncover the origin, dynamic and diffusion law of population differentiation; then we can study the pest origin and summarize the dynamic and mechanism of DMP outbreak. A phylogenetic analysis of DMP and other thrips of tea plant based on mitochonadrial gene segment would be presented. The conclusions of the project could reveal the DMP the genetic diversity and the population genetics mechanism of its outbreak, which present important guiding significance for monitoring of the outbreak and sustainable control of DMP.

茶棍蓟马是茶树害虫种群演替和贵州省特殊气候地理条件下蔓延发生的典型害虫。项目组前期调查发现其在贵州已普遍为害，部分地区暴发成灾，但暴发机制不明。本项目拟在开展茶棍蓟马遗传多样性研究的基础上揭示其暴发的种群遗传学机制，通过选取多个微卫星位点以及线粒体COI、COII和16S rRNA基因片段，利用分子生态学的研究技术和分析方法，首先研究茶棍蓟马种群不同地理种群和不同寄主种群的遗传多样性、遗传结构，阐明种群分化来源、历史动态和扩散规律；随后研究暴发种群与非暴发种群间种群遗传分化程度，揭示其暴发相关的基因位点和分化规律；而后分析暴发虫源、揭示暴发的动态过程和机制；基于线粒体基因的序列特征构建茶棍蓟马和茶园其他蓟马种群的系统发育关系树，明确茶棍蓟马的系统进化地位。项目通过对茶棍蓟马遗传多样性及其暴发机制的揭示，为茶棍蓟马的暴发监测和持续控制具有重要的指导意义。

茶棍蓟马是贵州茶区重要的茶树害虫，在我国部分省份也有所发生为害。本项目利用分子生态学的研究方法着重开展了茶棍蓟马的遗传多样性研究，利用筛选出的6对微卫星引物研究了贵州茶园茶棍蓟马的种群遗传结构和迁移模式，发现贵州24个茶棍蓟马种群遗传距离和地理距离并无显著相关性，289个茶棍蓟马样本的STRUCTURE和POPTREE分析表现为2大分支，AMOVA分析显示89.44%的变异来自种群内个体间，且种群两两间有较高水平的基因流；通过实验获取和比对DNA BARCODING标准序列，并未发现不同寄主种群明显的遗传分化；基于线粒体基因片段研究了贵州省不同地理种群遗传多样性及起源，得到COI基因27种群134序列9单倍型，Hap1为优势单倍型，COII基因11种群9单倍型，Hap2和Hap3为优势单倍型，16SrRNA基因11种群29单倍型，多个单倍型出现频率高，结果发现贵州茶园不同地理种群的茶棍蓟马可能在较近的历史时期发生过种群扩张；采用对COI、COII和16SrRNA分子标记对我国不同地理区域的茶棍蓟马遗传多样性的研究表明，云南省YNPE和YNBN两个种群均与其他种群有明显分化，不与其他省的种群共享单倍型，16SrRNA基因显示海南五指山HNWZS和广西梧州GXWZ两个种群也不与其他种群共享单倍型，固定系数FST的分析表明我国茶棍蓟马9个地理种群间很可能由于遗传漂变而发生了明显分化，但并未经历明显的种群扩张，整体上看不同省份茶棍蓟马种群间遗传分化比较明显，但仍需增加分析样本进一步验证；获得了茶棍蓟马线粒体基因组全长数据2条；从遗传距离和系统发育树两方面验证了DNA BARCODING标准序列片段可准确鉴定茶园蓟马种类；在项目研究过程中发现贵州茶园新发害虫和国内茶树害虫新记录种类毛腹喙蓟马。因此，项目揭示了茶棍蓟马的遗传多样性特点，阐明了种群分化来源和扩散情况，提供了茶树蓟马的有效鉴定、检测的手段，但后期尚需进一步挖掘和分析数据，明确和揭示种群突然扩张及暴发的遗传分化原因。