角倍蚜mtDNA基因序列遗传多样性分析

任鸿雁　任竹梅

摘 要：采用DNA测序的方法对角倍（Schlechtendalia chinensis）5个种群共44个个体进行遗传多样性分析，测定其线粒体基因（Mitochondrial DNA）Cytb，COI，COII三个片段，实验共获得联合序列1 522碱基对（bp），遗传多样性分析显示角倍遗传多样性水平低，各种群的单倍型在系统聚类树中基本表现出一种平行式的分布格局，没有按地理分布形成明显的簇群。通过研究角倍群体的遗传结构，为其遗传多样性的保护提供基础性的资料。

关键词：基因序列；mtDNA；遗传多样性；遗传结构

中图分类号：Q949 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）04-0111-02

五倍子蚜属同翅目蚜总科瘿绵蚜科五节根蚜亚科，主要分布在东亚。寄生在漆树科盐肤木属植物复叶上形成的虫瘿被称为五倍子。五倍子作为我国一种重要的经济昆虫产品，在医疗、日用化工等行业有广泛应用。近年来，由于五倍子蚜生存环境遭到严重破坏，所以如何科学地对现存五倍子蚜状况进行评估并充分利用和保护五倍子蚜资源就显得非常重要。线粒体DNA（mtDNA）由于其具有拷贝数多、突变率高、碱基替换速率较高等特点，被广泛应用于动物群体遗传特征、种群分化的研究中。通过DNA测序方法测定了5个不同地域角倍的mtDNA片段，旨在了解其群体遗传结构，为遗传多样性的保护提供基础性的资料。

1 材料和方法

1.1 材料

本实验共到5个省进行采样，分别为：贵州（GZ）丹寨7个个体、湖北（HB）五峰8个个体、四川安县（SC）9个个体、陕西城固（SX）10个个体、云南水富（YN）10个个体。

1.2 方法

1.2.1 DNA提取和PCR扩增

1.2.2 数据分析

对测序得到的双向序列使用Sequencher4.5进行校准，使用ClustalX软件进行对位排列，用MEGA5.0统计变异位点和碱基组成，计算核苷酸变异率和群体遗传距离，以DNASP5.0计算单倍型数、单倍型多样性指数、核苷酸多样性指数；用Tcs1.21软件绘制单倍型网络图；用PAUP软件通过邻接法和简约法构建单倍型间的系统发育树。

2 结果和分析

2.1 序列特征

实验共获得Cytb 433 bp，COI 683 bp，COII 406 bp共1 522 bp，角倍蚜线粒体基因的A+T含量较高，为76.2%，明显高于G+C含量，这是在昆虫线粒体DNA中普遍存在的现象。在密码子第三位点的统计数据上可以看出，A+T均达到了很高的值。

2.2 遗传多样性检测

所测定的角倍44个个体共获得13个单倍型，其中单倍型H9为主要类型。总体单倍型多样性指数为0.860 5，核苷酸多样性指数为0.003 7，其中贵州种群的单倍型多样性指数和核苷酸多样性指数最高，四川安县相对较低，详见表1.

3 讨论

核苷酸多样性指数是指每个群体内各单倍型两两配对差异的平均值，是遗传多态程度的一项重要指标，象征着群体是否经历过较为复杂的进化和分化。一般认为遗传多样性指数和核苷酸多样性指数越大，群体多态程度越高，遗传多样性越丰富。角倍两个值均低，表明遗传多样性较低，且单倍型网络图呈星状系统，推测可能是由于有效种群在经过一段时间的稳定后扩张。Fst 用来表示两个种群间遗传分化程度的指标，在0～1的范围内Fst接近于0，说明群体间没有发生遗传分化；Fst值越大，两种群的分化程度越高。湖北群体和其他群体间Fst值相对较大，而其他四个群体之间没有出现遗传分化。另外群体间的相对遗传距离能反映群体间的亲缘关系，本研究中角倍各种群间的遗传距离较小，说明角倍各种群间既有较高的遗传相似性，又有一定的种群分化。聚类树显示，不同的单倍型之间有一定的分歧且在聚类树上相互混杂，并没有按照各种群的地理位置聚在一起，各个单倍型基本上呈平行式的分布格局，构成一个大的聚类簇，这和本课题组之前得到的结果相一致。虽然角倍蚜迁飞能力很弱，但在一定程度上也可引起种群之间的基因交流，并且人为引种也可能发生，水流和风力等外力因素都可以引起角倍蚜和其他种群间的基因交流，这些都可能是角倍造成这种遗传结构的原因。在本研究中，角倍蚜线粒体部分基因序列数据显示，角倍蚜遗传多样性偏低且种群结构脆弱，偏低的遗传多样性提醒我们要更加关注角倍蚜的现状，从而为更好地保护和合理利用这一生物资源、创造更大的经济价值提供重要的指导。

参考文献

[1]张广学，钟铁森.中国经济昆虫志[M].第25册，同翅目，蚜虫类. 北京：科学出版社，1983.

[2]Miritz C，Dowling TE，Brown WM.Evolutions of animal mitochondrial DNA： relevance for population biology and systematics[J].Annual Review of Ecology and Systematics，1987（18）：269-292.

[3]李继变，任竹梅.角倍蚜mtDNA Cyt b基因遗传多样性的分析[J].复旦学报（自然科学版），2009，48（3）：59-65.

[4]蔡青年，胡曼华，王宇，等.蚜虫种群遗传多样性的影响因素及分子基础[J].昆虫知识，2004，41（4）：285-290.

〔编辑：陈文强〕

Abstract： DNA sequencing methods Schlechtendalia5 populations of 44 individuals for genetic diversity analysis， determination of their mitochondrial genes Cytb， COI， COII three fragments， experiments were combined to obtain a sequence pair， genetic analysis of nucleotide diversity displayed 1522 times the level of genetic diversity in low-angle， various groups of haplotypes in the basic system clustering tree showed a parallel distribution pattern， no geographical distribution form distinct clusters. By studying the angle times the population genetic structure， conservation of genetic diversity to provide basic information.

Key words： gene sequence； mtDNA； genetic diversity； genetic structure

摘 要：采用DNA测序的方法对角倍（Schlechtendalia chinensis）5个种群共44个个体进行遗传多样性分析，测定其线粒体基因（Mitochondrial DNA）Cytb，COI，COII三个片段，实验共获得联合序列1 522碱基对（bp），遗传多样性分析显示角倍遗传多样性水平低，各种群的单倍型在系统聚类树中基本表现出一种平行式的分布格局，没有按地理分布形成明显的簇群。通过研究角倍群体的遗传结构，为其遗传多样性的保护提供基础性的资料。

关键词：基因序列；mtDNA；遗传多样性；遗传结构

中图分类号：Q949 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）04-0111-02

五倍子蚜属同翅目蚜总科瘿绵蚜科五节根蚜亚科，主要分布在东亚。寄生在漆树科盐肤木属植物复叶上形成的虫瘿被称为五倍子。五倍子作为我国一种重要的经济昆虫产品，在医疗、日用化工等行业有广泛应用。近年来，由于五倍子蚜生存环境遭到严重破坏，所以如何科学地对现存五倍子蚜状况进行评估并充分利用和保护五倍子蚜资源就显得非常重要。线粒体DNA（mtDNA）由于其具有拷贝数多、突变率高、碱基替换速率较高等特点，被广泛应用于动物群体遗传特征、种群分化的研究中。通过DNA测序方法测定了5个不同地域角倍的mtDNA片段，旨在了解其群体遗传结构，为遗传多样性的保护提供基础性的资料。

1 材料和方法

1.1 材料

本实验共到5个省进行采样，分别为：贵州（GZ）丹寨7个个体、湖北（HB）五峰8个个体、四川安县（SC）9个个体、陕西城固（SX）10个个体、云南水富（YN）10个个体。

1.2 方法

1.2.1 DNA提取和PCR扩增

1.2.2 数据分析

对测序得到的双向序列使用Sequencher4.5进行校准，使用ClustalX软件进行对位排列，用MEGA5.0统计变异位点和碱基组成，计算核苷酸变异率和群体遗传距离，以DNASP5.0计算单倍型数、单倍型多样性指数、核苷酸多样性指数；用Tcs1.21软件绘制单倍型网络图；用PAUP软件通过邻接法和简约法构建单倍型间的系统发育树。

2 结果和分析

2.1 序列特征

实验共获得Cytb 433 bp，COI 683 bp，COII 406 bp共1 522 bp，角倍蚜线粒体基因的A+T含量较高，为76.2%，明显高于G+C含量，这是在昆虫线粒体DNA中普遍存在的现象。在密码子第三位点的统计数据上可以看出，A+T均达到了很高的值。

2.2 遗传多样性检测

所测定的角倍44个个体共获得13个单倍型，其中单倍型H9为主要类型。总体单倍型多样性指数为0.860 5，核苷酸多样性指数为0.003 7，其中贵州种群的单倍型多样性指数和核苷酸多样性指数最高，四川安县相对较低，详见表1.

3 讨论

核苷酸多样性指数是指每个群体内各单倍型两两配对差异的平均值，是遗传多态程度的一项重要指标，象征着群体是否经历过较为复杂的进化和分化。一般认为遗传多样性指数和核苷酸多样性指数越大，群体多态程度越高，遗传多样性越丰富。角倍两个值均低，表明遗传多样性较低，且单倍型网络图呈星状系统，推测可能是由于有效种群在经过一段时间的稳定后扩张。Fst 用来表示两个种群间遗传分化程度的指标，在0～1的范围内Fst接近于0，说明群体间没有发生遗传分化；Fst值越大，两种群的分化程度越高。湖北群体和其他群体间Fst值相对较大，而其他四个群体之间没有出现遗传分化。另外群体间的相对遗传距离能反映群体间的亲缘关系，本研究中角倍各种群间的遗传距离较小，说明角倍各种群间既有较高的遗传相似性，又有一定的种群分化。聚类树显示，不同的单倍型之间有一定的分歧且在聚类树上相互混杂，并没有按照各种群的地理位置聚在一起，各个单倍型基本上呈平行式的分布格局，构成一个大的聚类簇，这和本课题组之前得到的结果相一致。虽然角倍蚜迁飞能力很弱，但在一定程度上也可引起种群之间的基因交流，并且人为引种也可能发生，水流和风力等外力因素都可以引起角倍蚜和其他种群间的基因交流，这些都可能是角倍造成这种遗传结构的原因。在本研究中，角倍蚜线粒体部分基因序列数据显示，角倍蚜遗传多样性偏低且种群结构脆弱，偏低的遗传多样性提醒我们要更加关注角倍蚜的现状，从而为更好地保护和合理利用这一生物资源、创造更大的经济价值提供重要的指导。

参考文献

[1]张广学，钟铁森.中国经济昆虫志[M].第25册，同翅目，蚜虫类. 北京：科学出版社，1983.

[2]Miritz C，Dowling TE，Brown WM.Evolutions of animal mitochondrial DNA： relevance for population biology and systematics[J].Annual Review of Ecology and Systematics，1987（18）：269-292.

[3]李继变，任竹梅.角倍蚜mtDNA Cyt b基因遗传多样性的分析[J].复旦学报（自然科学版），2009，48（3）：59-65.

[4]蔡青年，胡曼华，王宇，等.蚜虫种群遗传多样性的影响因素及分子基础[J].昆虫知识，2004，41（4）：285-290.

〔编辑：陈文强〕

Abstract： DNA sequencing methods Schlechtendalia5 populations of 44 individuals for genetic diversity analysis， determination of their mitochondrial genes Cytb， COI， COII three fragments， experiments were combined to obtain a sequence pair， genetic analysis of nucleotide diversity displayed 1522 times the level of genetic diversity in low-angle， various groups of haplotypes in the basic system clustering tree showed a parallel distribution pattern， no geographical distribution form distinct clusters. By studying the angle times the population genetic structure， conservation of genetic diversity to provide basic information.

Key words： gene sequence； mtDNA； genetic diversity； genetic structure

摘 要：采用DNA测序的方法对角倍（Schlechtendalia chinensis）5个种群共44个个体进行遗传多样性分析，测定其线粒体基因（Mitochondrial DNA）Cytb，COI，COII三个片段，实验共获得联合序列1 522碱基对（bp），遗传多样性分析显示角倍遗传多样性水平低，各种群的单倍型在系统聚类树中基本表现出一种平行式的分布格局，没有按地理分布形成明显的簇群。通过研究角倍群体的遗传结构，为其遗传多样性的保护提供基础性的资料。

关键词：基因序列；mtDNA；遗传多样性；遗传结构

中图分类号：Q949 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）04-0111-02

五倍子蚜属同翅目蚜总科瘿绵蚜科五节根蚜亚科，主要分布在东亚。寄生在漆树科盐肤木属植物复叶上形成的虫瘿被称为五倍子。五倍子作为我国一种重要的经济昆虫产品，在医疗、日用化工等行业有广泛应用。近年来，由于五倍子蚜生存环境遭到严重破坏，所以如何科学地对现存五倍子蚜状况进行评估并充分利用和保护五倍子蚜资源就显得非常重要。线粒体DNA（mtDNA）由于其具有拷贝数多、突变率高、碱基替换速率较高等特点，被广泛应用于动物群体遗传特征、种群分化的研究中。通过DNA测序方法测定了5个不同地域角倍的mtDNA片段，旨在了解其群体遗传结构，为遗传多样性的保护提供基础性的资料。

1 材料和方法

1.1 材料

本实验共到5个省进行采样，分别为：贵州（GZ）丹寨7个个体、湖北（HB）五峰8个个体、四川安县（SC）9个个体、陕西城固（SX）10个个体、云南水富（YN）10个个体。

1.2 方法

1.2.1 DNA提取和PCR扩增

1.2.2 数据分析

对测序得到的双向序列使用Sequencher4.5进行校准，使用ClustalX软件进行对位排列，用MEGA5.0统计变异位点和碱基组成，计算核苷酸变异率和群体遗传距离，以DNASP5.0计算单倍型数、单倍型多样性指数、核苷酸多样性指数；用Tcs1.21软件绘制单倍型网络图；用PAUP软件通过邻接法和简约法构建单倍型间的系统发育树。

2 结果和分析

2.1 序列特征

实验共获得Cytb 433 bp，COI 683 bp，COII 406 bp共1 522 bp，角倍蚜线粒体基因的A+T含量较高，为76.2%，明显高于G+C含量，这是在昆虫线粒体DNA中普遍存在的现象。在密码子第三位点的统计数据上可以看出，A+T均达到了很高的值。

2.2 遗传多样性检测

所测定的角倍44个个体共获得13个单倍型，其中单倍型H9为主要类型。总体单倍型多样性指数为0.860 5，核苷酸多样性指数为0.003 7，其中贵州种群的单倍型多样性指数和核苷酸多样性指数最高，四川安县相对较低，详见表1.

3 讨论

核苷酸多样性指数是指每个群体内各单倍型两两配对差异的平均值，是遗传多态程度的一项重要指标，象征着群体是否经历过较为复杂的进化和分化。一般认为遗传多样性指数和核苷酸多样性指数越大，群体多态程度越高，遗传多样性越丰富。角倍两个值均低，表明遗传多样性较低，且单倍型网络图呈星状系统，推测可能是由于有效种群在经过一段时间的稳定后扩张。Fst 用来表示两个种群间遗传分化程度的指标，在0～1的范围内Fst接近于0，说明群体间没有发生遗传分化；Fst值越大，两种群的分化程度越高。湖北群体和其他群体间Fst值相对较大，而其他四个群体之间没有出现遗传分化。另外群体间的相对遗传距离能反映群体间的亲缘关系，本研究中角倍各种群间的遗传距离较小，说明角倍各种群间既有较高的遗传相似性，又有一定的种群分化。聚类树显示，不同的单倍型之间有一定的分歧且在聚类树上相互混杂，并没有按照各种群的地理位置聚在一起，各个单倍型基本上呈平行式的分布格局，构成一个大的聚类簇，这和本课题组之前得到的结果相一致。虽然角倍蚜迁飞能力很弱，但在一定程度上也可引起种群之间的基因交流，并且人为引种也可能发生，水流和风力等外力因素都可以引起角倍蚜和其他种群间的基因交流，这些都可能是角倍造成这种遗传结构的原因。在本研究中，角倍蚜线粒体部分基因序列数据显示，角倍蚜遗传多样性偏低且种群结构脆弱，偏低的遗传多样性提醒我们要更加关注角倍蚜的现状，从而为更好地保护和合理利用这一生物资源、创造更大的经济价值提供重要的指导。

参考文献

[1]张广学，钟铁森.中国经济昆虫志[M].第25册，同翅目，蚜虫类. 北京：科学出版社，1983.

[2]Miritz C，Dowling TE，Brown WM.Evolutions of animal mitochondrial DNA： relevance for population biology and systematics[J].Annual Review of Ecology and Systematics，1987（18）：269-292.

[3]李继变，任竹梅.角倍蚜mtDNA Cyt b基因遗传多样性的分析[J].复旦学报（自然科学版），2009，48（3）：59-65.

[4]蔡青年，胡曼华，王宇，等.蚜虫种群遗传多样性的影响因素及分子基础[J].昆虫知识，2004，41（4）：285-290.

〔编辑：陈文强〕

Abstract： DNA sequencing methods Schlechtendalia5 populations of 44 individuals for genetic diversity analysis， determination of their mitochondrial genes Cytb， COI， COII three fragments， experiments were combined to obtain a sequence pair， genetic analysis of nucleotide diversity displayed 1522 times the level of genetic diversity in low-angle， various groups of haplotypes in the basic system clustering tree showed a parallel distribution pattern， no geographical distribution form distinct clusters. By studying the angle times the population genetic structure， conservation of genetic diversity to provide basic information.

Key words： gene sequence； mtDNA； genetic diversity； genetic structure