利用mtCOI PCR-RFLP技术鉴别草地贪夜蛾水稻型和玉米型

王鹏　孔宝玉　朱军生　国栋　孔子艺　胡磊　褚栋

摘要：本研究基于mtCOI基因，利用相关软件及系统发育分析，筛选鉴别水稻型和玉米型草地贪夜蛾的酶切位点，并利用PCR-RFLP技术对两者进行鉴定。结果表明：水稻型个体的mtCOI基因序列在154～159 bp处存在Sac Ⅰ酶切位点，玉米型则无该酶切位点;利用mtCOI PCR-RFLP技术可以有效鉴别草地贪夜蛾的水稻型和玉米型。本研究结果可为草地贪夜蛾水稻型、玉米型的快速鉴别及其精准防控提供参考。

关键词：草地贪夜蛾;玉米型;水稻型;mtCOI PCR-RFLP;快速区分

中图分类号：S433.4：Q781文献标识号：A文章编号：1001-4942（2020）03-0019-05

Abstract The restriction enzyme cutting site identifying rice-and corn-strain individuals of Spodoptera frugiperda was screened out by related software and phylogenetic analyses based on mtCOI sequences， and was used to differentiate the two strains. The results showed that the mtCOI sequence of rice-strain individual existed restriction enzyme cutting site of Sac Ⅰ at 154～159 bp， but corn- strain individual did not have the above site. The rice-and corn-strain individuals of S. frugiperda could be effectively differentiated by mtCOI PCR-RFLP technology. The results could provide references for the rapid identification and precision control of S. frugiperda.

Keywords Spodoptera frugiperda; Corn strain; Rice strain; mtCOI PCR-RFLP; Rapid differentiation

草地贪夜蛾（Spodoptera frugiperda），俗称秋粘虫，属于鳞翅目Lepidoptera夜蛾科Noctuidae，原产于美洲热带地区，现已是世界范围内的重大入侵害虫。2016年，该虫首次在非洲地区被发现[1]，仅用2年时间迅速蔓延至撒哈拉以南44个国家（http：//www.fao.org/news/story/en/item/1142085/icode/.）。自2018年7月也门和印度确认草地贪夜蛾入侵后[2]，亚洲地区国家包括孟加拉国、缅甸等相继发现该害虫（http：//www.fao.org/fall-armyworm/faw-monitoring /faw-maps/zh/.）。该虫于2019年自云南省普洱市首次侵入中国[3]，5个月内已扩散至十余个省、市、县（区）[4]。

作为一种广食性害虫，草地贪夜蛾寄主范围广，能够为害包括玉米等粮食作物在内的76个科353种植物（https：//www.cabi.org/ISC/datasheet/29810）。由于對寄主植物的偏好性不同，草地贪夜蛾分化出玉米型和水稻型，玉米型偏好玉米、高粱和棉花等，水稻型偏好水稻、牧草等[5，6]。草地贪夜蛾的存在与其宿主植物的关系高度一致，但这种关联不是绝对的，仍需要更多的研究来阐明其中关系。

玉米型和水稻型草地贪夜蛾在表型上几乎无法区分，但Caas-Hoyos等[7]发现两者雄性翅膀的大小不一，或可用来作为区分参考。此外，不同类型个体在生物学、生理学特征上也有差别，例如玉米型和水稻型的性信息素组分及含量存在显著差异，水稻型Z11-16∶[KG-*2/3]Ac的相对含量明显低于玉米型，Z7-12∶[KG-*2/3]Ac 和 Z9-12∶[KG-*2/3]Ac的却高于玉米型[8-10];玉米型的交配时间早于水稻型，最高幼虫密度通常出现在春夏两季，而水稻型则出现在夏末和秋季[11]。因此，将草地贪夜蛾精准鉴别分型，对研究其在中国的发生规律与灾变机制、早期监测预警以及综合防控技术都具有重大意义。

目前鉴定两者的主要手段是分子标记技术，其中线粒体的细胞色素氧化酶亚基I基因（mitochondrial cytochrome oxidase I，mtCOI）[12，13]和位于Z染色体上的磷酸甘油醛异构酶基因（triose-phosphate isomerase，Tpi）是当前最常见的标记基因[14，15]。通过检测mtCOI发现，墨西哥地区有94.6%的草地贪夜蛾个体属于玉米型，5.4%的属于水稻型[16]。相比之下，中国利用线粒体基因组鉴定为水稻型个体的占比高达96.2%，而基于核基因组Tpi的基因分析则全部为玉米型[17]。目前，对于玉米型和水稻型的快速鉴别技术依然是研究难点，当前种内快速鉴定的方法主要有mtCOI PCR-RFLP等技术[18]。

本研究利用mtCOI序列对水稻型和玉米型草地贪夜蛾进行区分和系统发育分析，筛选可鉴别两者的酶切位点，并利用PCR-RFLP技术对已知水稻型与玉米型进行验证，旨在为基于mtCOI基因对草地贪夜蛾玉米型和水稻型的快速鉴别提供参考。

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[17]张磊， 柳贝， 姜玉英， 等. 中国不同地区草地贪夜蛾种群生物型分子特征分析[J]. 植物保护， 2019， 45（4）： 20-27.

[18]Chu D， Hu X， Gao C， et al. Use of mitochondrial cytochrome oxidase Ⅰ polymerase chain reaction-restriction fragment length polymorphism for identifying subclades of Bemisia tabaci Mediterranean group[J]. Journal of Economic Entomology， 2012， 105（1）： 242-251.

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[21]徐丽娜， 胡本进， 苏贤岩， 等. 入侵安徽省草地贪夜蛾的遗传分析[J]. 植物保護， 2019， 45（5）： 47-53.