甜菜夜蛾地理種群基因流與種群擴張歷史分析

王興亞 周俐宏

摘要：利用mtDNA COI基因序列對采自我國7個地理種群的甜菜夜蛾（Spodoptera exigua Hübner）遺傳多樣性與種群擴張歷史進行研究。結果表明，比對206條序列（序列長度為547 bp），共發現8個變異位點，定義5個單倍型，其中包括3個共享單倍型和2個獨有單倍型；群體遺傳多樣性較低（Hd=0.320，π=0.000 70，Kxy=0.383）。群體間存在一定的遺傳分化（FST=0.398）、基因流水平較低（Nm=0.378）。AMOVA分析表明，甜菜夜蛾遺傳變異主要來自種群內，種群間變異水平較低。中性檢驗（Tajimas D=-1.576，P<0.05；Fu and Li′s F=-3.834，P<0.05）與錯配分布分析表明，我國北方甜菜夜蛾種群曾經歷種群近期擴張。

關鍵詞：甜菜夜蛾（Spodoptera exigua Hübner）；COI基因；遺傳結構；遺傳分化

中圖分類號：S433.4 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2015）14-3460-06

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.14.032

Gene Flow and Population Expansion History of the Beet Armyworm，

Spodoptera exigua Hübner

WANG Xing-yaa，ZHOU Li-hongb

（a. Institute of Plant Protection； b. Horticultural Branch， Liaoning Academy of Agricultural Sciences， Shenyang 110161， China）

Abstract： MtDNA COI gene sequences collected from the 7 geographic populations of Spodoptera exigua Hübner in China was used to study the genetic diversity and population expansion in history. The results showed that a total of 8 substitution sites were detected from 206 sequences（sequence length was 547 bp）， identified 5 haplotypes from which including 3 shared hapolotypes and 2 unique hapolotypes. Population genetic diversity was lower（Hd=0.320，π=0.000 70，Kxy=0.383）. There was a certain genetic differentiation （FST=0.398） and little gene flow （Nm=0.378） between different geographic populations. The analysis of molecular variance （AMOVA） showed that the genetic variation come mainly from population， and variation within a population was greater than that between the populations. The neutral test （Tajimas D=-1.576，P<0.05；Fu and Li′s F=-3.834，P<0.05） and unimodal mismatch distribution indicated that S. exigua Hübner experienced recent population expansion in North China.

Key words： Spodoptera exigua Hübner； COI gene； genetic structure； genetic differentiation

甜菜夜蛾（Spodoptera exigua Hübner）屬夜蛾科灰夜蛾屬，是世界上重要的雜食性農業害蟲，可為害玉米、棉花、大豆、甜菜、番茄、白菜及苜蓿等多種作物[1-3]。該種害蟲起源于南亞，廣泛分布于亞洲、歐洲和北美洲57°N以南的廣大地區及整個非洲及澳大利亞[4]。19世紀90年代，甜菜夜蛾首次在北京有發生及危害記錄。近年來，隨著全球氣候變暖及我國產業結構的調整，甜菜夜蛾已迅速擴散到我國北方各蔬菜主產區，成為危害大蔥等蔬菜的最重要害蟲。通常該種害蟲幼蟲取食寄主葉片，形成缺刻、孔洞或網狀，甚至只剩下葉脈，幼苗受害后可導致死亡，嚴重影響蔬菜及農作物的品質和產量[5，6]。甜菜夜蛾是一種高繁殖率、雜食性、具有長距離遷移能力的害蟲[7-9]。近年來，由于長期大量使用殺蟲劑，使得甜菜夜蛾對有機磷類、氨基甲酸酯類、擬除蟲菊酯類殺蟲劑產生了嚴重抗藥性，給該種害蟲的防治帶來很大的困難[10，11]。

近年來，許多分子標記被廣泛應用于物種系統發育和生物地理學等研究方面[12，13]。由于線粒體DNA基因具有嚴格的母系遺傳、缺少基因重組以及相對較快的進化速率等特點，而被廣泛用于研究物種種群歷史、系統發生生物地理學及物種形成等[13-17]。尤其是mtDNA COI基因具有較快的進化速率和清晰的進化模式，比較適合物種種內與種間水平的系統進化方面的研究[18]。此外，研究物種種群遺傳結構是害蟲綜合治理的重要內容，有助于探討其種群間遺傳進化關系，揭示其起源、擴散路線及趨勢，進而為明確該種害蟲的發生動態與成災適應機制提供理論基礎[19-21]。目前，在DNA 水平上探討甜菜夜蛾的種群遺傳學研究甚少，張艷[22]2005年研究了甜菜夜蛾抗性遺傳及AFLP體系的建立；孫小潔等[23]2006年以甜菜夜蛾幼蟲為材料建立了甜菜夜蛾cDNA表達文庫；牛成偉等[24]2006年利用AFLP研究了我國甜菜夜蛾北方種群內的遺傳多樣性高于南方種群，不同種群間不存在明顯的遺傳分化。因此，有必要采用分子系統地理學對甜菜夜蛾進行深入研究，探討甜菜夜蛾不同地理種群基因流及種群擴張歷史。