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为探究土耳其温室白粉虱(T. vaporariorum)种群遗传结构及内共生体情况,研究人员用 COI 基因引物分析遗传结构,特定引物鉴定内共生细菌。结果显示种群间遗传差异小,内共生体组成有地理差异。该研究为害虫生态和治理研究提供参考。
在农业生产的大舞台上,害虫一直是困扰全球农民的 “顽敌”。其中,粉虱科(Aleyrodidae)昆虫,这群悄无声息的破坏者,凭借其刺吸式口器吸食植物汁液,不仅让作物生长受阻,还分泌蜜露引发煤污病,更为严重的是,它们还是多种植物病毒的传播媒介,给农业带来了巨大的经济损失。在众多粉虱害虫中,甘薯粉虱(
Bemisia tabaci)和温室白粉虱(
Trialeurodes vaporariorum Westwood)可谓是 “臭名昭著”。甘薯粉虱是一个包含至少 40 个不同遗传群体的物种复合体,其遗传、行为、生物学和生态学特性差异显著,相关研究也较为广泛。然而,温室白粉虱却有些 “神秘”,虽然它也在全球范围内对农作物造成严重危害,但人们对其在土耳其地区的遗传组成和共生关系了解有限。
为了揭开温室白粉虱的神秘面纱,来自土耳其丘库罗瓦大学(?ukurova University)农业学院的研究人员 Mahmut Mete Karaca、Cengiz Kazak、?smail D?ker 和 Kamil Karut 展开了深入研究 。他们的研究成果发表在《Phytoparasitica》杂志上,为我们认识温室白粉虱提供了新的视角。
研究人员采用了多种关键技术方法。在样本采集方面,他们于 2016 年 12 月、2018 年 8 月和 2022 年 9 月,在土耳其东南部的阿达纳(Adana)、梅尔辛(Mersin)、奥斯曼尼耶(Osmaniye)、卡拉曼(Karaman)和哈塔伊(Hatay)等省份,从多种植物上采集了大量成年温室白粉虱样本,还纳入了伊兹密省(?zmir)的实验室种群 。在遗传分析上,利用针对细胞色素 c 氧化酶亚基 I(COI)基因区域的通用引物对,通过聚合酶链式反应(PCR)扩增 DNA,再经纯化、测序,构建系统发育树,分析遗传多样性 。对于内共生体的检测,使用针对 16S 和 23S 基因区域的特异性引物,对相同 DNA 进行 PCR 筛选,确定内共生细菌种类,并通过聚类分析研究内共生体组成差异 。
下面来看看具体的研究结果。
- 温室白粉虱种群的遗传结构:研究人员成功扩增出温室白粉虱的 DNA,基于 COI 基因构建的系统发育树显示,所有来自土耳其的样本与克罗地亚、希腊和印度的序列紧密聚集,形成一个分支。在分析的 27 个个体中,COI 基因检测到 4 个可变核苷酸位点,7 种单倍型,单倍型多样性(Hd)为 0.576 ± 0.076,核苷酸多样性(Pi)为 0.00184 ± 0.00033 。Tajima’s D 值为 -1.42845(P>0.10),Fu's Fs统计量为 - 3.853,表明可能存在种群扩张。这一系列数据表明,土耳其的温室白粉虱种群在遗传上较为一致,与其他国家种群的核苷酸差异极小。
- 温室白粉虱种群中检测到的内共生体:研究发现,初级内共生体 Portiera 存在于所有个体中。Arsenophonus 和 Hamiltonella 是最常见的次级内共生体,不过 Rickettsia 仅在奥斯曼尼耶采集的单个样本中被检测到,Wolbachia 和 Cardinium 则未在任何样本中出现 。不同地区种群的内共生体感染情况有所不同,伊兹密种群主要感染 Arsenophonus,梅尔辛部分种群类似,而卡拉曼、阿达纳、奥斯曼尼耶和哈塔伊的种群同时感染 Arsenophonus 和 Hamiltonella 。聚类分析将种群分为两个明显的簇,差异主要源于 Hamiltonella 的存在与否,且这种差异具有统计学意义(P<0.05)。
综合来看,该研究表明土耳其温室白粉虱种群可能起源于同一来源,线粒体 COI 基因的有限遗传变异体现了这一点,这意味着它们可能有着共同的祖先或者存在持续的基因交流 。尽管遗传上较为同质,但内共生体组成在不同地区存在显著差异。西部地区种群的内共生体结构与希腊种群相似,而东部部分地区种群则呈现不同模式 。这种内共生体组成的差异,可能反映了当地的适应性,影响着宿主的适应性和生态相互作用 。
研究人员指出,了解种群的遗传结构对于追踪害虫引入途径、确定潜在来源种群和评估种群连通性至关重要,这在管理入侵害虫方面意义重大 。同时,内共生体对温室白粉虱的繁殖、杀虫剂敏感性、耐热性和病毒传播等宿主特征有着显著影响 。对这些细菌进行分析,有助于深入理解白粉虱的生物学特性,为开发可持续的害虫管理策略提供有力支持 。不过,鉴于线粒体标记的局限性,未来研究需要采用微卫星或全基因组方法,进一步探究更精细的遗传变异及其与内共生体多样性的关系 。这项研究为后续深入研究温室白粉虱奠定了坚实基础,也为全球农业害虫防治提供了宝贵的参考。