土耳其烟草蓟马（Bemisia tabaci）的遗传多样性与隐存物种结构

《Journal of Asia-Pacific Entomology》：Genetic diversity and cryptic species structure of Bemisia tabaci in Türkiye

　　

摘要

Bemisia tabaci是全球最具破坏性的昆虫害虫之一，它由具有独特生态特征的一系列隐秘物种组成，因此定期监测对于有效管理至关重要。本研究利用mtCOI基因分析了土耳其爱琴海和地中海地区B. tabaci隐秘物种的遗传多样性和分布情况。研究中共识别出两种隐秘物种：MEAM1和MED，其中MED隐秘物种包含Q1和Q2两种线粒体谱系。总体而言，MEAM1占主导地位；MED Q1在伊兹密尔、艾丁和阿达纳被发现，而MED Q2则出现在穆格拉、安塔利亚和阿达纳。MED Q1主要分布在西部省份，并且在更南部的地区也有发现；而MEAM1在阿达纳和梅尔辛等地中海省份更为常见。共检测到32种单倍型，其中包括11种仅在本地发现的单倍型，这些单倍型并未出现在用于比较分析的GenBank序列中。针对隐秘物种的特定分析显示，MED的单倍型在遗传多样性上明显高于MEAM1。统计分析表明隐秘物种的分布与寄主植物之间存在显著关联：MEAM1主要与蔬菜寄主相关，而MED谱系则更多地出现在棉花上。系统发育分析表明土耳其和东地中海地区的种群之间存在密切关系，这表明这些种群共享相同的线粒体谱系。这些发现强调了基于隐秘物种的方法在有效害虫管理中的重要性。

引言

粉虱科（Aleyrodidae）是一个包含超过1300个物种、遍布120多个属的大型科。该科的Bemisia属包含37种以上的昆虫。Bemisia tabaci最早由Gennadius（1889年）在希腊描述，俗称烟粉虱，是全球主要的农业害虫之一（Fahmy和Abou-Ali，2015年；Hu等人，2018年；Ghosh和Ghanim，2021年；Li等人，2021年；Brown等人，2023年）。

1974年，地中海盆地出现了严重的B. tabaci虫害，1981年美国也发生了类似情况。由于这些虫害，粉虱种群在繁殖能力、取食行为和寄主选择等方面表现出不同的生态和生物学特性。人们认为这些差异可能源于B. tabaci物种复合体中的隐秘物种，这些隐秘物种在遗传上是可以区分的。分子研究表明，B. tabaci目前至少由24种隐秘物种组成（Oliveira等人，2001年；Hu等人，2018年；Mugerwa等人，2018年；Bertin等人，2021年）。文献中的研究指出，其中最常见且最具破坏性的隐秘物种是MEAM1（中东-小亚细亚1型，旧称生物型B）和MED（地中海型，旧称生物型Q）。这两种隐秘物种已扩散到50多个国家，导致多种植物遭受严重损失，并在许多地区相互竞争。属于B. tabaci物种复合体的隐秘物种之间存在许多差异，如杀虫剂抗性、寄主植物偏好和地理分布。这些差异使隐秘物种能够在特定生态系统中占据主导地位（Castle等人，2010年；De Barro等人，2011年；Firdaus等人，2013年）。

因此，识别构成该物种复合体的隐秘物种对于制定针对其的控制措施至关重要。仅凭形态学特征无法区分B. tabaci物种复合体中的隐秘物种。其中一个重要原因是隐秘物种之间的形态学差异缺乏选择性和可靠性。为此，人们使用了多种分子标记，如酯酶活性（Wool等人，1989年）、RAPD（Gawel和Bartlett，1993年；Moya等人，2001年）、AFLP（Cervera等人，2000年）以及16S rDNA和ITS1基因区域（De Barro等人，2000年）。然而，线粒体细胞色素氧化酶I（mtCOI）基因区域已被公认为识别隐秘物种最可靠的分子标记，并在近期研究中得到广泛应用（Frohlich等人，1999年；Boykin等人，2007年；Shatters Jr.等人，2009年；Ellango等人，2015年；Karut等人，2017年；Tang等人，2018年；Da?l?等人，2020年）。

Bedford等人（1994年）首次研究了土耳其境内B. tabaci物种复合体中隐秘物种的存在情况。该研究报道了一种名为TC（Türkiye–Cotton）的单倍型的隐秘物种，但未发现其他隐秘物种。Ulusoy等人（2002年）首次报道了MEAM1隐秘物种（Bayhan等人，2006年）。Bayhan等人（2006年）的研究指出，自2002年首次发现以来，MEAM1隐秘物种已在土耳其南部取代了本地TC单倍型（M生物型）。因此，在短短四年内，即2002年至2006年间，MEAM1隐秘物种在土耳其成为主导隐秘物种，并迅速在农业区普及。尽管?kten等人（2007年）和Ulusoy等人（2007年）提到2007年阿达纳?ukurova地区存在地中海来源的MED隐秘物种，但Erdogan等人（2008年）的研究表明MEAM1隐秘物种仍然占主导地位，关于MED隐秘物种在土耳其的存在与否尚未有定论。因此，推测MED隐秘物种可能是在2007年至2008年间新进入该国的。Karut等人（2014年）的研究指出，MED隐秘物种在?ukurova地区的棉花田中占主导地位。与MEAM1隐秘物种类似，MED隐秘物种在土耳其引入后不久也成为了棉花田中的优势物种。Karut等人（2015年）的另一项研究首次在土耳其发现了MED2隐秘物种，使土耳其报告的隐秘物种总数达到四种。然而，在过去十年中，尚未有新的综合研究结果公布。本研究利用mtCOI基因区域从土耳其爱琴海和地中海地区农业生产密集的区域对B. tabaci物种复合体的种群进行了分子层面的特征分析，旨在确定这些种群的分布和流行情况，评估隐秘物种与其寄主植物之间的关系，并阐明种群的遗传多样性及其与全球样本的系统发育关系。

章节摘录

材料与方法

本研究从土耳其爱琴海和地中海地区的六个农业生产密集省份各抽取了30个样本（共360个个体，图1）。每个省份设立了四个采样点，从其中两个点的蔬菜寄主上采集成虫，另外两个点则从棉花寄主上采集（表1）。为了从单个成虫中提取总DNA，使用了PureLink Genomic DNA Mini Kit。

结果

对360个B. tabaci成虫的mtCOI基因区域进行了部分测序。在研究涉及的六个省份中，共识别出两种隐秘物种：MEAM1和MED。在MED隐秘物种中，检测到了Q1和Q2两种线粒体谱系。其中，MEAM1是主导隐秘物种，占所有个体的57%。按地区分析，MEAM1在地中海地区占主导地位。

讨论

属于粉虱科（Aleyrodidae）的B. tabaci是对全球农作物造成严重损害的害虫。这种多食性昆虫会对多种寄主植物造成危害，并包含具有不同生态和生物学特征的隐秘物种，如繁殖能力、取食行为和寄主选择能力。因此，识别田间存在的隐秘物种对于制定有效的控制措施至关重要。

关于手稿准备过程中的人工智能和人工智能辅助技术的声明

在准备本研究的过程中，作者使用了ChatGPT（OpenAI）进行语言编辑、参考文献格式整理及图表制作辅助。作者根据需要审查和修改了输出内容，并对发表文章的内容负全责。

CRediT作者贡献声明

?mer Yüzer：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿，可视化，监督，软件应用，方法学研究，数据分析，概念构建。Ersin Do?a?：撰写 – 审稿与编辑，软件应用，方法学研究，数据分析，概念构建。Alper Tongu?：撰写 – 审稿与编辑，可视化，方法学研究，数据分析，概念构建。

资助

本研究得到了土耳其科学技术研究委员会（TUBITAK）（项目编号：123Z722）和穆格拉S?tk? Ko?man大学研究支持与资助办公室（RSFO）（项目编号：23/161/01/1/5）的资助。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务冲突或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

作者感谢TUBITAK和MSKü RSFO的支持。

?mer Yüzer|Ersin Do?a?|Alper Tongu?

土耳其伊斯坦布尔Do?u?大学医学实验室技术系