甜菜夜蛾地理种群基因流与种群扩张历史分析

王兴亚 周俐宏

摘要：利用mtDNA COI基因序列对采自我国7个地理种群的甜菜夜蛾（Spodoptera exigua Hübner）遗传多样性与种群扩张历史进行研究。结果表明，比对206条序列（序列长度为547 bp），共发现8个变异位点，定义5个单倍型，其中包括3个共享单倍型和2个独有单倍型；群体遗传多样性较低（Hd=0.320，π=0.000 70，Kxy=0.383）。群体间存在一定的遗传分化（FST=0.398）、基因流水平较低（Nm=0.378）。AMOVA分析表明，甜菜夜蛾遗传变异主要来自种群内，种群间变异水平较低。中性检验（Tajimas D=-1.576，P<0.05；Fu and Li′s F=-3.834，P<0.05）与错配分布分析表明，我国北方甜菜夜蛾种群曾经历种群近期扩张。

关键词：甜菜夜蛾（Spodoptera exigua Hübner）；COI基因；遗传结构；遗传分化

中图分类号：S433.4 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2015）14-3460-06

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.14.032

Gene Flow and Population Expansion History of the Beet Armyworm，

Spodoptera exigua Hübner

WANG Xing-yaa，ZHOU Li-hongb

（a. Institute of Plant Protection； b. Horticultural Branch， Liaoning Academy of Agricultural Sciences， Shenyang 110161， China）

Abstract： MtDNA COI gene sequences collected from the 7 geographic populations of Spodoptera exigua Hübner in China was used to study the genetic diversity and population expansion in history. The results showed that a total of 8 substitution sites were detected from 206 sequences（sequence length was 547 bp）， identified 5 haplotypes from which including 3 shared hapolotypes and 2 unique hapolotypes. Population genetic diversity was lower（Hd=0.320，π=0.000 70，Kxy=0.383）. There was a certain genetic differentiation （FST=0.398） and little gene flow （Nm=0.378） between different geographic populations. The analysis of molecular variance （AMOVA） showed that the genetic variation come mainly from population， and variation within a population was greater than that between the populations. The neutral test （Tajimas D=-1.576，P<0.05；Fu and Li′s F=-3.834，P<0.05） and unimodal mismatch distribution indicated that S. exigua Hübner experienced recent population expansion in North China.

Key words： Spodoptera exigua Hübner； COI gene； genetic structure； genetic differentiation

甜菜夜蛾（Spodoptera exigua Hübner）属夜蛾科灰夜蛾属，是世界上重要的杂食性农业害虫，可为害玉米、棉花、大豆、甜菜、番茄、白菜及苜蓿等多种作物[1-3]。该种害虫起源于南亚，广泛分布于亚洲、欧洲和北美洲57°N以南的广大地区及整个非洲及澳大利亚[4]。19世纪90年代，甜菜夜蛾首次在北京有发生及危害记录。近年来，随着全球气候变暖及我国产业结构的调整，甜菜夜蛾已迅速扩散到我国北方各蔬菜主产区，成为危害大葱等蔬菜的最重要害虫。通常该种害虫幼虫取食寄主叶片，形成缺刻、孔洞或网状，甚至只剩下叶脉，幼苗受害后可导致死亡，严重影响蔬菜及农作物的品质和产量[5，6]。甜菜夜蛾是一种高繁殖率、杂食性、具有长距离迁移能力的害虫[7-9]。近年来，由于长期大量使用杀虫剂，使得甜菜夜蛾对有机磷类、氨基甲酸酯类、拟除虫菊酯类杀虫剂产生了严重抗药性，给该种害虫的防治带来很大的困难[10，11]。

近年来，许多分子标记被广泛应用于物种系统发育和生物地理学等研究方面[12，13]。由于线粒体DNA基因具有严格的母系遗传、缺少基因重组以及相对较快的进化速率等特点，而被广泛用于研究物种种群历史、系统发生生物地理学及物种形成等[13-17]。尤其是mtDNA COI基因具有较快的进化速率和清晰的进化模式，比较适合物种种内与种间水平的系统进化方面的研究[18]。此外，研究物种种群遗传结构是害虫综合治理的重要内容，有助于探讨其种群间遗传进化关系，揭示其起源、扩散路线及趋势，进而为明确该种害虫的发生动态与成灾适应机制提供理论基础[19-21]。目前，在DNA 水平上探讨甜菜夜蛾的种群遗传学研究甚少，张艳[22]2005年研究了甜菜夜蛾抗性遗传及AFLP体系的建立；孙小洁等[23]2006年以甜菜夜蛾幼虫为材料建立了甜菜夜蛾cDNA表达文库；牛成伟等[24]2006年利用AFLP研究了我国甜菜夜蛾北方种群内的遗传多样性高于南方种群，不同种群间不存在明显的遗传分化。因此，有必要采用分子系统地理学对甜菜夜蛾进行深入研究，探讨甜菜夜蛾不同地理种群基因流及种群扩张历史。