灰飞虱线粒体基因变异对其适合度的影响
毕业论文关键词：灰飞虱；线粒体；适合度
The fitness effects of mitochondrial DNA variation in the small brown planthopper (Laodelphax striatellus)
Student majoring in Plant protection Zhao Chendi
Tutor Sun Jingtao
Abstract： The small brown planthopper（SBPH）is one of the most important agricultural pests, which damages the crops by sucking and spreading. Previous studies found that there were two different mitochondrial haplotypes (HGI and HGII)in natural population of SBPH, and the frequency of HGII is higher than HGI in northeastern China. We speculate that the variation in mitochondrial genes may affect the fitness of SBPH. In order to verify this hypothesis, this study screened isofemale lines of two mitochondrial haplotypes of SBPH in Yunnan, Jiangsu and Harbin populations respectively, and compared the fecundity and life of the two strains of SBPH under the condition of 25 DEG C. The results showed that the fecundity of HGI type was significantly lower than that of HGII, and the life was shorter than that of HGII. These results indicated that the mitochondrial having HGII could significantly improve the fitness of the mitochondrial having HGI. The preliminary results reveale the genetic mechanism of persity distribution of two mitochondrial haplotypes, expand the understanding of mitochondrial function and adaptive evolution mechanism, and provide theoretical basis for dynamic prediction of SBPH.
Key words: small brown planthopper；mitochondrial DNA；fitness
目 录
摘要3
关键词3
Abstract3
Key words3
前言3
1理论依据4
1.1线粒体的结构组成与遗传特性4
1.2生物适合度4
1.3本实验的前期研究 5
2材料与方法5
2.1实验材料5
2.2实验方法5
2.2.1 HGI和HGII单雌系的构建5
2.2.2灰飞虱DNA的提取5
2.2.3以灰飞虱DNA为模板进行多重PCR扩增 6
2.2.4灰飞虱产卵量的统计6
2.2.5灰飞虱寿命的统计7
2.2.6本实验需注意的关键问题7
3结果与分析7
3.1 两种线粒体单倍型灰飞虱品系的产卵量比较7
3.2 两种线粒体单倍型灰飞虱品系的寿命比较8
3.3 三个地理种群的产卵量比较9
3.4 云南和江苏种群的寿命比较10
4讨论10
致谢11
参考文献11
灰飞虱线粒体基因变异对其适合度的影响
前言：灰飞虱 [Laodelphax striatellus (Fallén)]隶属于半翅目飞虱科，是我国农作物上的一种非常的重要害虫。在世界范围内，灰飞虱广泛分布于古北区和东洋区；在国内，分布则遍及全国各地，其中以长江流域和北方稻区发生较多。除以成虫、若虫刺吸作物为害导致水稻千粒重、稻米品质降低外[1]，灰飞虱还会传播多种病毒病害，严重影响产量，甚至导致绝收。灰飞虱在华东主要传播引起水稻黑条矮缩病和水稻条纹叶枯病[2 ]，在华北和西北主要传播引起小麦丛矮病和玉米粗缩病[3,4]，并且其传毒危害所造成的损失远大于刺吸危害所造成的损失。探究灰飞虱的适合度对于其在某个国家和地区的分布，能否向其他地区扩散并建立稳定的种群，及时预测预报等都有着至关重要的作用。线粒体是真核生物中一种基本而重要的细胞器，因其基因组DNA具有母系遗传、近似分子钟的高变异速率和近中性进化三大优点，线粒体分子标记被广大生态学者和进化生物学者用于群体遗传（population genetics）、生物地理学（biogeography）、系统发育（phylogeny）及DNA条形码分类等领域[5]。近年来，随着线粒体分子标记在各生物类群的广泛应用以及对线粒体功能的深入研究，研究者对线粒体的这三大优点渐渐产生质疑[5-7]。尤其是在线粒体的中性进化理论方面，越来越多的证据表明，线粒体基因组的进化并非中性进化。近期研究发现线粒体基因组在进化过程中受到普遍的的负选择作用，而正选择作用只占很少比例。生物学方面的研究结果也证实线粒体基因的突变能够影响生物的表型及其对环境的适应性。如James等发现拟果蝇Drosophila simulans自然种群中存在三种线粒体单倍型群（siI，si-II，和si–III），而这三种单倍型群对拟果蝇的抗饥饿能力、生殖力、卵的大小、冷昏迷恢复速度及适合度等方面存在显著影响[8,9]。本实验所在课题组对中国22个地理种群的灰飞虱进行了种群遗传结构研究，结果发现灰飞虱存在两种不同线粒体单倍型群（HGI和HGII），且在华东地区，HGII具有显著优势，故推测线粒体基因的变异可能影响了灰飞虱的适合度。