烟粉虱MED隐种温度耐受性的遗传与进化特征

【摘要】全球气候变化背景下，生物入侵的过程和结果面临复杂的变化。温度耐受性是变温昆虫时空分布和扩散动态的重要影响因素。生物有机体在极端条件下保持活力的能力对于生存意义重大。温度耐受性近来备受关注，因为对于温度耐受性的研究为我们深入地了解气候变化下生态学、种群分布、遗传变异和物种进化提供了新的视角。特别是对温度耐受性状的遗传力估计和进化潜力的分析是预测和解释入侵物种的生态适应和分布变化的重要手段。烟粉虱MED(Mediterranean)隐种最初于2003年被发现传入我国云南，在短短十几年内已经广泛分布在长江流域、东部沿海地区，甚至已经入侵到我国最北部省份黑龙江省，并有取代MEAM1隐种和本地近缘种的趋势。快速温度适应性进化是烟粉虱MED隐种种群迅速扩张的一个重要原因，但其遗传进化的内在机制尚不清楚。本论文以不同气候条件下烟粉虱MED隐种种群为研究对象，主要采用数量遗传学方法，综合分析和评估了入侵烟粉虱MED隐种的遗传与进化特征。主要研究结果如下：（1）根据目前烟粉虱MED隐种在我国的入侵现状，选择气候条件各异、并具有代表东西南北四个气候区域，最北黑龙江省、最南海南省、西北新疆吐鲁番地区和华北地区的北京市，在同一年份，选择四个地区的烟粉虱MED隐种爆发期的重叠月份内（7、8、9月），进行大田烟粉虱MED隐种的采集、筛选及相应的实验种群建立；从群体水平对不同气候条件下长期适应的烟粉虱MED隐种的耐热性进行直接高温击倒、记录击倒时间TKD的方式进行测定和比较分析，证明了不同气候条件种群的烟粉虱MED隐种在耐热性上存在显著差异；通过对同一气候条件种群中不同性别的成虫进行高温击倒记录击倒时间TKD的测定和分析，结果表明，同一种群内，烟粉虱MED四个气候条件种群的雌性成虫耐热性均显著大于雄性成虫。（2）对大田采集的代表我国东南西北四个方位的不同气候条件地区烟粉虱MED隐种种群，从群体水平上进行了以恒定低温击倒一定时间后记录其在常温下的恢复时间，即冷击倒恢复时间TRC，测定并分析了不同气候条件种群的耐寒性差异，证明了不同气候条件种群之间存在着两两之间的显著差异；在种群内部的比较中，烟粉虱MED隐种雌雄成虫在耐寒性上存在不同程度的差异，其中，北方的哈尔滨种群及北京种群雌性成虫的耐寒性显著大于雄性成虫，而热带地区的海口种群和西北地区的吐鲁番种群中，雌性成虫的耐寒性大于雄性成虫，但差异并不显著。（3）对日平均温度和日最高温度的年变化趋势相似，但温度范围差异明显的黑龙江种群和新疆种群进行亲子代杂交试验设计，测定亲本、杂交F1代及回交B1、B2代的耐热性表型值，对后代耐热性表型值进行线性剖分，并建立动物模型模型Ⅰ和模型Ⅱ。在模型似然比大于0.05情况下，应用约束最大似然法RMEL，对烟粉虱MED隐种高温耐受性遗传参数进行估计，得到了烟粉虱MED隐种基于高温45℃直接高温暴露击倒时间的耐热性遗传力和相关遗传参数，结果表明，烟粉虱MED隐种的耐热性具有高遗传力；评估了两个动物模型的似然值，认为在对烟粉虱MED隐种的高温耐受性状的遗传力估计时，建议使用模型Ⅰ进行遗传参数的估计，可以得到更为可靠的无偏估计；同时，采用半同胞组内相关法对MED隐种的遗传参数进行估计，同样得到高的狭义遗传力；鉴于烟粉虱MED隐种耐热性的高遗传力，提出该隐种在气候变暖的趋势下，烟粉虱MED隐种的高遗传力能够充分证明群体耐热表型的变异中，有很大一部分变异是可以稳定遗传的，这种稳定遗传的变异为烟粉虱耐热性进化提供了直接驱动力，是其快速适应性进化的一个有力的证据。（4）以给定低温击倒常温下记录恢复时间作为耐寒性测定标准，对不同种群进行亲子代杂交试验设计，测定不同亲本、杂交F1代及回交B1、B2代的耐寒性表型值相关参数，对后代耐寒性表型值进行线性剖分，并建立动物模型，本研究选取了模型Ⅰ和模型Ⅱ。在模型似然比大于0.05情况下，应用约束最大似然法RMEL，对烟粉虱MED隐种低温耐受性遗传参数进行估计，得到了烟粉虱MED隐种基于低温-5℃击倒10分钟后的常温下恢复时间的耐寒性遗传力和相关遗传参数，结果表明，烟粉虱MED隐种的耐寒性具有高遗传力；对比分析了两个动物学模型，模型Ⅰ和模型Ⅱ，认为模型Ⅰ可以更好的拟合营兼性孤雌生殖特点的烟粉虱耐寒性状的表型值线性剖分关系。（5）选取耐热性较高的吐鲁番种群和耐寒性较高的哈尔滨种群，分别对两个种群进行温和的高温人工选择和温和的低温人工选择，温和高温设置为31℃，温和低温设置为21℃，以高温45℃下击倒时间作为耐热性指标，对烟粉虱MED隐种在长时间多世代高低温模拟自然选择下，其耐热性在世代间的变化趋势和差异。结果表明，在温和高温的15个世代温度的正向选择后，吐鲁番种群和哈尔滨种群的耐热性均与26℃对照相比有显著提高，总体呈上升趋势；在温和低温的15个世代的温度选择后，吐鲁番种群和哈尔滨种群的耐热性均呈现先下降后上升的波动趋势，而耐热性的最低点均出现在G6代时。（6）同样选取耐热性较高的吐鲁番种群和耐寒性较高的哈尔滨种群，分别对两个种群进行温和的高温选择和温和的低温选择，温和高温设置为31℃，温和低温设置为21℃，以低温-5℃下击倒时间10分钟后记录其在室温下的恢复时间，即冷击倒恢复时间或者冷致昏恢复时间为耐寒性指标，对烟粉虱MED隐种在长时间多世代高低温模拟自然选择下，其耐寒性在世代间的变化趋势和差异。结果表明，在温和低温的15个世代温度正向选择后，吐鲁番种群和哈尔滨种群的耐寒性均与26℃对照相比有显著提高，总体呈上升趋势；在温和低温的15个世代的温度负向选择后，吐鲁番种群和哈尔滨种群的耐热性均呈整体降低趋势。
【作者】马方舟；
【导师】王韧；万方浩；
【作者基本信息】中国农业科学院，生物安全，2014，博士
【关键词】烟粉虱；入侵种适应性进化；加性遗传变异；温度耐受性；气候变化；

【参考文献】
[1]李沙沙.医疗信息系统集成的模型驱动开发方法研究[D].浙江大学,生物医学工程,2014,硕士.
[2]张静.神经生长因子对哮喘小鼠肺组织γ-氨基丁酸A受体表达及气道黏液分泌的影响[D].郑州大学,内科学,2013,硕士.
[3]甄利贤.大型高速铁路车站客运安全风险分析[D].西南交通大学,交通运输规划与管理,2014,硕士.
[4]黄志英.积极心理学视野下的小学团体辅导[D].华中师范大学,教育学,2013,硕士.
[5]王宁.高一学生化学实验设计教学的案例研究[D].西北师范大学,农村教育,2013,硕士.
[6]周峰.基于数据挖掘技术的商业银行服务渠道优化策略研究[D].南京大学,工商管理（专业学位）,2013,硕士.
[7]黄远涛.LF精炼钢包底吹氩工艺数学物理模拟研究[D].东北大学,钢铁冶金,2011,硕士.
[8]崔淑香.齿轮修形技术[J].一重技术.1994(01)
[9]邓小珠.受害人的权利救济制度研究[D].西南政法大学,民商法（专业学位）,2012,硕士.
[10]杨冬旭.碳纳米管修饰电极在典型偶氮化合物测定及反应机理研究中的应用[D].东北师范大学,2009.
[11]李文鑫.心肌梗死的内皮祖细胞移植及法舒地尔对心肌梗死后心功能的影响[D].内蒙古科技大学包头医学院,生理学,2013,硕士.
[12]庄淑华.郑愁予诗歌的“中国性”研究[D].温州大学,中国现当代文学,2012,硕士.
[13]郭欢.热风发电烟囱效应的数值模拟与实验研究[D].太原科技大学,一般力学与力学基础,2013,硕士.
[14]李雯业.新课改背景下中小学教学管理改革研究[D].辽宁师范大学,教育经济与管理,2011,硕士.
[15]王根英.通信原理实验内容与培养高质量综合性通信专业技术人才关系的探索[J].教育教学论坛,2014,52:117-118.
[16]仝小敏,张艳宁,杨涛.基于增量子空间自适应决策的目标跟踪[J].自动化学报,2011,12:1483-1494.
[17]周雪忠,刘保延,王映辉,张润顺,姚乃礼,崔蒙.复方药物配伍的复杂网络方法研究[J].中国中医药信息杂志,2008,11:98-100.
[18]周开军,阳春华,牟学民,桂卫华.基于图像特征提取的浮选关键参数智能预测算法[J].控制与决策,2009,09:1300-1305.
[19]李菁华.基于叙事教学法的二语心理词汇重构实证研究[D].四川外国语大学,英语语言文学,2013,硕士.
[20]张洋.刘军:梦想在物理世界中绽放[J].中国发明与专利,2013,01:109-110.
[21]何美琳.硕士研究生毕业设计与分析[D].中国音乐学院,音乐学,2014,硕士.
[22]黄兴华.洗涤用品配送中心作业流程仿真与参数优化研究[D].合肥工业大学,物流工程,2013,硕士.
[23].王德斌教授简介[J].昆明学院学报,2014,06:2.
[24]陈乐.贫困住区居民居住与就业的空间匹配性研究[D].云南财经大学,区域经济学,2014,硕士.
[25]高京.大众传媒对新疆少数民族体育运动发展的影响分析[D].新疆师范大学,体育人文社会学,2013,硕士.
[26]吴立新,方兆宝.矿山测绘的未来发展[J].矿山测量,2003,03:39-43+70.
[27]张青竹.淋巴瘤组织中EBV即刻早期基因BRLF1多态性检测与分析[D].青岛大学,病原生物学,2013,硕士.
[28]徐良水.2009年高考理综卷化学试题分类选编与错解分析[J].试题与研究,2009,23:33-48.
[29]邢晶晶.缺陷医疗产品侵权责任研究[D].首都经济贸易大学,民商法学,2013,硕士.
[30]杨忠义.Lablaboside F的高效合成[D].郑州大学,有机化学,2013,硕士.
[31]孙焱.腰交感神经节射频热凝术的解剖学基础[D].山西医科大学,人体解剖学与组织胚胎学,2013,硕士.
[32]刘烨鑫.论现代城市生活的迪士尼化[D].复旦大学,广告学,2012,硕士.
[33]张冬兵.胜利农村合作银行计算机设备管理系统的设计与实现[D].山东大学,软件工程（专业学位）,2013,硕士.
[34]吴轲.刺络疗法治疗膝关节骨性关节炎疼痛症状的临床研究[D].福建中医药大学,针灸推拿学,2013,硕士.
[35]叶仁雄.孔子中和之美的时空阐释[D].湘潭大学,比较文学与世界文学,2003,硕士.
[36]雷军.碳化硅上石墨烯的制备与表征[D].西安电子科技大学,2012.
[37]宗妤.移民文学译介中的杂合现象[D].上海外国语大学,英语语言文学,2013,硕士.
[38]杨婧娟.三七总皂苷的发酵辅助提取及其活性评价[D].浙江大学,食品安全,2013,硕士.
[39]李晶.电子商务拍卖网站的研究与设计实现[D].重庆大学,计算机技术,2003,硕士.
[40]兰小磊.重度颅脑损伤的营养支持治疗[D].青岛大学,神经外科学,2004,硕士.
[41]张燕.免疫、炎症相关基因单核苷酸多态性与非霍奇金淋巴瘤易感性及治疗疗效、预后的相关性研究[D].复旦大学,肿瘤学,2012,硕士.
[42]王明周.中药复方对断奶腹泻仔猪肠道发育和肝脏抗氧化指标的影响研究[D].西南大学,临床兽医学,2014,硕士.
[43]李攀峰.清华大学继续教育的品牌定位与传播研究[D].电子科技大学,工商管理（专业学位）,2012,硕士.
[44]邱胤轩.Versatic10/Mextra1984H萃取分离废水中的铜镍钴锌镉的研究[D].北京有色金属研究总院,有色金属冶金,2014,硕士.
[45]陶景莲.骨髓增生异常综合征患者骨髓TIM3+造血干细胞的研究[D].天津医科大学,内科学,2014,博士.
[46]李津铃.普及金融知识加强金融安全教育[J].团结.2005(06)
[47]丁伯阳,徐庭,潘晓东,李通坤.格林函数表象积分对打桩排水的计算[J].岩土力学,2014,07:1935-1942.
[48]黄小龙.蔬菜株间锄草机器人末端执行器优化设计研究[D].中国农业大学,2014.
[49]刘国辉.跨国公司在华子公司初始角色转变的因素分析[D].浙江大学,企业管理,2003,硕士.
[50]伊娜娜.不同毒力单增李斯特菌LIPI-1全序列分析及致病性差异研究[D].东北农业大学,预防兽医学,2013,硕士.