鱗翅目昆蟲遺傳多樣性研究進展

[摘要]本文從染色體多態性、蛋白質多態性和DNA多態性3個層次對鱗翅目昆蟲的遺傳多樣性的研究進展進行綜述，認為DNA序列變異尺度將成為今后遺傳多樣性的研究重點。

[關鍵詞]鱗翅目昆蟲；遺傳多樣性；研究進展

[DOI]1013939/jcnkizgsc201519269

1引言

生物多樣性是指在一定時間和一定地區所有生物（動物、植物、微生物）物種及其遺傳變異和生態系統的復雜性總稱，是人類社會賴以生存和發展的物質基礎。包括遺傳（基因）多樣性、物種多樣性、生態系統多樣性、景觀多樣性四個層次，其中遺傳多樣性是生物多樣性的基礎和核心，廣泛的應用于各個生物領域。遺傳多樣性在廣義上是指地球上生物個體中包含的遺傳信息之總和，表現在分子、細胞、個體3個水平的遺傳變異度，狹義上則主要是指種內基因的變化。[1]遺傳多樣性遺傳變異廣泛存在于各種生物體內，是生物進化的根本動力。主要包括染色體多態性、蛋白質多態性和DNA多態性3個層次。本文綜述了遺傳多樣性在鱗翅目昆蟲研究中的研究概況，認為這些檢測技術可以較為全面地揭示鱗翅目昆蟲的遺傳多樣性，具有廣闊的應用前景。

2鱗翅目昆蟲遺傳多樣性研究概況

21鱗翅目昆蟲研究現狀

鱗翅目屬于節肢動物門、六足總綱、昆蟲綱，包括蝶、蛾2類，為全變態昆蟲，1個世代經歷卵、幼蟲、蛹、成蟲等4階段。鱗翅目昆蟲種類繁多，已知有255萬種以上，廣泛分布于世界各地。隨著現代生物技術的廣泛應用，目前對鱗翅目昆蟲研究的內容已相當廣泛，包括系統發育進化、近緣種識別、群體遺傳變異等方面。[2][3]

22鱗翅目遺傳多樣性研究概況

221染色體多態性

鱗翅目是昆蟲綱中的第二大目，但對昆蟲細胞染色體及細胞的有絲分裂等生物學的研究比較滯后，阻礙了對昆蟲細胞的進一步研究和應用。[4]張欣，等[5]對7種鱗翅目昆蟲細胞系染色體進行了分析，得出了各種細胞系染色體分析所需要的秋水仙素濃度與處理時間以及低滲濃度和處理時間的范圍；7種鱗翅目細胞系染色體均表現出典型的鱗翅目昆蟲傳代細胞的核型特征。一般認為，鱗翅目昆蟲染色體數目多為n=31，性染色體為XO或ZW型。但也有特例，比如家蠶2n=56，蟲草蝠蛾n=28，粟灰螟n=28，桑蟥n=22，性染色體為XO型。家蠶的性染色體還存在爭議，普遍認為雄性為27AA+ZZ，雌性為27AA+ZW，是ZW型性決定機制，草原毛蟲屬的染色體較為特殊，劉振魁，等[6]通過研究門源草原毛蟲、曲麻草原毛蟲和青海草原毛蟲，結果顯示其染色體數目從9～107不等。

222蛋白質多態性

蛋白質多態性包括氨基酸序列分析和同工酶電泳分析兩種，后者方法方便迅速，花費不高，已發展成為分析蛋白質多態性的重要手段。

仝振祥，等[7]調查了柞蠶酯酶同工酶在幼蟲不同發育時期、不同組織器官及不同品種間的特異性變化：柞蠶酯酶同工酶活性和酶帶數在幼蟲不同發育時期存在一定的差異性，各齡盛食期酶帶數目多且活性強，其表達與幼蟲的生長發育有關；沈文飚，等[8]通過研究不同齡期幼蟲的酯酶同工酶酶帶，發現各齡期幼蟲均有10種相同的酶帶。徐廣，等[9]利用聚丙烯酰胺梯度凝膠電泳檢測了棉鈴蟲13種等位酶，對其中9種等位酶的遺傳變異進行了分析，結果顯示棉鈴蟲種群內存在很高的遺傳多態性，但檢測的種群間遺傳分化程度較小，種群間沒有基因交流的障礙，推測遷飛對不同地理種群間的遺傳分化有阻礙。

223DNA多態性

隨著分子生物學技術的飛速發展，DNA多態性已成為目前最有效的遺傳分析方法。DNA多態性檢測方法主要有RAPD技術、DNA指紋圖譜技術、DNA序列分析等。

（1）RAPD技術。RAPD技術是建立在PCR基礎之上的一種可對整個未知序列的基因組進行多態性分析的分子技術。其以基因組DNA為模板，以單個人工合成的隨機多態核苷酸序列（9-10bp）為引物，在Taq酶作用下，進行PCR擴增，用電泳分離各種長度的DNA，根據生物產生的DNA多態性進行分離和鑒定。擴增產物的多態性反映了基因組的多態性。

目前，RAPD 技術已廣泛的應用于生物的品種鑒定、系譜分析及進化關系的研究上。孫珊，等[10]用RAPD技術對五個地區亞洲玉米螟地理種群的分化進行了研究，結果表明我國亞洲玉米螟不同地理種群之間已經產生了一定程度的遺傳分化，與地理隔離有很大關系，這一結果從分子水平表明亞洲玉米螟可能不具備遠程遷飛的能力。袁一楊，等[11]應用AFLP技術研究在不同環境條件下，油松毛蟲種群遺傳多樣性和遺傳結構差異。結果表明，林木生長狀況為影響不同油松純林群落中油松毛蟲種群遺傳多樣性的重要因素；油松毛蟲種群的基因流大小與油松林之間的物種多度呈反相關。陳敏，等[12]以沙棘木蠹蛾幼蟲為材料，通過對AFLP 試驗過程中的酶切-連接、預擴增、選擇性擴增等各關鍵因素的比較研究，建立了一套優化的沙棘木蠹蛾AFLP 分子標記體系，獲得了清晰的指紋圖譜。

（2）DNA指紋圖譜分析。DNA指紋圖譜分析是以基因組中的較短重復序列作為標記檢測遺傳變異的手段。張愛兵，等[13]利用DNA指紋譜方法探討了中國松毛蟲屬的8個種和亞種之間的親緣關系，13個隨機引物在8種松毛蟲中共檢測到168個多態分子標記，研究表明從DNA指紋與性信息素成分得出的結論是一致的。CLuque，等[14]用ISSR標記構建了鱗翅目昆蟲夜蛾科6個種的基因組指紋圖譜；Kumar，等[15]用ISSR方法評估28個印度水稻害蟲種群的遺傳變異。Reddy，等用5′和3′末端錨定的6個引物對不同種群的家蠶個體進行擴增產生多態型條帶占總數的77%[16]；戴凌燕，等[17]利用ISSR-PCR方法分析了6個產棉區棉鈴蟲間基因流動情況，篩選后的15個引物共擴增出138條DNA條帶，其中多態性條帶占906%。高寶嘉，等[18]采用ISSR技術分析測定了赤松毛蟲、油松毛蟲、落葉松毛蟲10個地理種群的遺傳變異，探討了種群遺傳分化與地理條件的關系，聚類結果表明：不同地域的油松毛蟲遺傳距離與地理距離呈一定程度的相關趨勢。

（3）DNA序列分析。DNA序列變異尺度是揭示遺傳多樣性最為理想的方法。隨著測序費用的降低，用測序方法研究生物遺傳多樣性已成為主流技術。DNA序列分析主要針對rDNA和mtDNA中部分基因的部分序列或全序列，例如細胞色素b、COI、COII等基因，這些基因具有遺傳的保守性，對于生物進化研究具有重要意義。

隨著DNA測序技術的迅速發展，DNA序列分析已在遺傳多樣性的研究中發揮越來越重要的作用。陳永久，等[19]測定了鱗翅目的五種絹蝶的Cyt b基因序列，并進行了系統進化分析。為研究珍稀物種的DNA多樣性測試技術做了重要鋪墊。陳復生，等[20]對蓖麻蠶線粒體COII基因進行克隆、序列測定和分子系統學分析。陳娜等[21] 測定了蛺蝶科7亞科27種蛺蝶和斑蝶科2種蝴蝶的線粒體16S rRNA基因部分序列，重建了蛺蝶科的系統發育樹，探討了蛺蝶科主要類群間的系統發育關系。

3研究展望

遺傳多樣性是生物多樣性的重要組成部分，每一個物種都有其獨特的基因庫和遺傳組織形式，物種的多樣性體現了基因的多樣性。雖然從形態學或表型性狀檢測鱗翅目昆蟲的多樣性最直接、最簡便易行，但由于表型性狀經常會受環境因素的影響而發生變化，要更加準確、細致的了解種群的遺傳變異狀況，還必須從染色體水平、同工酶或等位酶水平、DNA水平進行更深層次的研究。綜上所述，遺傳多樣性的檢測應建立在不同的層次上。各種檢測遺傳多樣性的方法應在實際工作中視具體情況而定。隨著基因測序費用的大幅度降低，DNA基因測序方面的研究將成為遺傳多樣性研究的主流技術。

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