截形叶螨暴发的种群遗传学机制研究

In recent years, Tetranychus truncatus has become the dominant mite pest impacting on agricultural and forestry production.Despite the increasingly significant economic importance of T. truncatus, our understanding of the outbreak mechanism of this pest is still limited. In this study, population genetic analysis will be used to reveal the outbreak mechanism of T. truncatus. First, microsatellites and partial of COI gene sequence will be used to identify the general status of its population diversity, population structure and demographic history. Then, based on the results, several typical populations will be further analysed relying on SNP markers which were genotyped by sequencing the RAD tag DNA library using the next-generation sequencing technique. By comparing the differences in population diversity, population differentiation, gene flow and demographic history between non-outbreaking populations and outbreaking populations, we will reveal the outbreak dynamic process and mechanism of T. truncatus as well as the origins of the outbreaking populations. In addition, the management units of T. truncatus will be defined according to population genetics data, which will improve the management efficiency of T. truncatus. In brief, this study will explore the evolutionary history and populations' trends which underly responses to the natural environment of T. truncatus in a systematic way, and provide new perspectives for intergrated managementof T. truncatus.The whole study has important guiding significance for the prevention and control of pests.

近年来，截形叶螨发生日益严重，成为影响我国农林生产的优势害螨，但是其暴发的机制尚不清楚。本项目拟通过对截形叶螨种群遗传学研究来揭示其暴发的机制。研究首先依靠微卫星和线粒体COI基因对截形叶螨的种群遗传多样性、遗传结构和历史动态进行初步研究；随后根据研究结果，选取代表性种群，构建RAD tag文库并进行高通量测序，用SNP分子标记对代表性种群的遗传结构进一步深入分析。通过比较暴发与非暴发种群间的遗传多样性、分化程度及基因流的差异，揭示截形叶螨暴发的动态过程、机理和虫源问题；并根据种群遗传结构研究的结果划定截形叶螨种群的防治单元，提高防治效率。本研究将系统地解析截形叶螨种群进化动态和趋势，为截形叶螨综合防治策略的制定提供新思路，整个研究对农林害虫的防治具有重要的指导意义。

近年来，截形叶螨暴发成为影响我国农林生产的优势害螨。为了澄清截形叶螨暴发的种群遗传学机制，本课题通过种群遗传学手段，研究了我国截形叶螨主发区的种群遗传结构和种群历史动态。. 本研究首先通过生物信息学的方法，开发了11个高质量的截形叶螨微卫星分子标记，结合之前开发的微卫星，共用16个微卫星位点和一段线粒体COI基因序列对中国22个截形叶螨地理种群进行了系统的种群遗传学研究。研究结果发现，我国截形叶螨各地理种群不论是在母系遗传的线粒体DNA上，还是在核基因微卫星上，均表现出较低的遗传多样性，表现为等位基因或单倍型个数少，微卫星杂合度低，而总体种群遗传多样性较高；遗传分化方面，地理种群间遗传分化显著，与地理距离呈显著正相关，种群间基因流受到限制，贝叶斯聚类结果显示我国的截形叶螨种群存在两个祖先群，且两个祖先群的分布与气候带的分布有很好的相关性；种群动态历史分析结果表明，各截形叶螨地理种群的有效种群数量随时间变动相对稳定。以上结果表明截形叶螨的暴发是由于本地种群适应了当地气候而暴发，并非因某暴发种群的扩散引发。为了揭示截形叶螨对环境的适应性进化模式，本研究还以与能量代谢紧密相关的线粒体基因组DNA的进化为切入点，以只发生于我国亚热带地区的红叶螨线粒体基因组为对照，研究了截形叶螨线粒体基因组对环境的适应性进化模式。研究结果发现，广域发生的截形叶螨线粒体的基因组受到更强烈的负选择且存在更多正选择位点，推测这种进化模式可能提高截形叶螨对不同气候环境的适应，其中ND5和Cytb基因的进化可能在截形叶螨线粒体对环境的适应性进化中起着重要的作用。. 研究揭示了截形叶螨在我国高度分化的种群遗传结构，澄清了截形叶螨暴发种群遗传机制，并以线粒体基因组为切入点，研究了截形叶螨对气候环境的适应性进化机制。研究结果丰富了我们对农业害虫种群暴发机制的认识，为制定农业防治措施提供了理论依据。