基于生殖系统γ-变形菌的多样性探索赣南脐橙基地桔小实蝇的入侵与扩散路径

Preliminary studies confirmed that, Bactrocera dorsalis (Hendel) has invaded Gannan navel orange base in Jiangxi province that is the largest base in both acreage and production in our country, and seriously affectted the production and quality of navel orange. But up to now, it is unclear where this fruit fly come from or spread into. The study would try to explore the invasion and expansion of B. dorsalis from this base according to the geographic variation of Gammaproteobacteria in diversity in their reproductive system. The research mainly studies the following aspects: (1) survey the characteristics of B. dorsalis from different geographic sources around Gannan navel orange base; (2) explore the diversity of Genus or species in Gammaproteobacteria, and reveal the dominant and specific Genus or species among them using the sequencing technology to metagenomic DNA; (3) detect the dynamics and distribution of 3-5 important Genus or species, and analysize the distribution characteristics and colonized ability of them. Subsequently, we infer the invasion origin and expansion dynamics of B. dorsalis in Gannan navel orange base based on the diversity characteristics of Gammaproteobacteria in its reproductive system. It could be expected that, the research contents will provide the basis for the prevention and control of B. dorsalis in Gannan navel orange base, and also broaden our research ideas to expore the invasion and expansion of other invasive pests over a large geographic range.

前期研究表明，桔小实蝇已经侵入我国种植面积和产量最大的脐橙主产区——赣南脐橙基地，严重影响当地脐橙的产量与质量。至今，桔小实蝇以赣南脐橙基地为中心的传播、扩散，仍不清楚。本研究基于不同地理来源桔小实蝇生殖系统内γ-变形菌的多样性特征差异，探索赣南脐橙基地桔小实蝇的传入与扩散路径。在分析赣南脐橙基地及周边地区的桔小实蝇样本特征的基础上，应用内生细菌培养鉴定和宏基因组DNA测序技术，研究生殖系统γ-变形菌纲内的属/种多样性，明确其中的优势与特异属/种及其差异；探讨γ-变形菌纲内重要属/种在生殖系统等组织的分布与动态，分析其分布特点与定殖能力；根据γ-变形菌纲内的属/种多样性特征，探索桔小实蝇入侵赣南脐橙基地，以及从基地向其它地区扩散的路径。研究结果不仅为赣南脐橙基地桔小实蝇的预防与控制提供依据，也可为研究其它外来有害生物在大尺度范围内的入侵与扩散开拓思路。

二十世纪末，桔小实蝇侵入我国种植面积和产量最大的赣南脐橙基地，对脐橙生产构成威胁。那么，桔小实蝇通过哪些路径传入赣南脐橙基地，又通过哪些路径向外扩散？据此，本项目以不同地理来源的桔小实蝇生殖系统内生细菌的多样性与特异性为切入点，分析赣南脐橙基地桔小实蝇的传入与扩散路径。结果表明，从赣南脐橙基地桔小实蝇生殖系统获得可培养内生细菌39株，分属4门11属。11属为金黄杆菌属、不动杆菌属、芽孢杆菌属、拟杆菌属、苍白杆菌属、假单胞菌属、鞘氨醇杆菌属、微杆菌属、微球菌属、无色杆菌属和剑菌属。其中，无色杆菌属、鞘氨醇杆菌属、剑菌属、微球菌属和微杆菌属为雌性成虫特有；假单胞菌属和拟杆菌属为雄性成虫特有。高通量测序方法，从橘小实蝇雌性生殖系统分离出3759条不同遗传序列，分属44门2331属，肠杆菌属、周游球菌属、埃希氏菌属-志贺氏菌属为优势菌属，分别占38.7%，12.9%和8.1%。雄虫生殖系统中分离出4125条不同遗传序列，分属38门2715属，肠杆菌属、克吕沃氏菌属、周游球菌属为优势菌属，各占15.6%，14.5%和13.3%。其中，雄性生殖系统特有序列2314条，雌性生殖系统特有序列1948条，它们之间共同具备的序列有1811条，重复率达45.9%。此外，亦研究了福建、广东、海南和江西其它橘园，桔小实蝇生殖系统和肠道内生细菌的属种多样性和特异性。比对发现，赣南脐橙基地桔小实蝇生殖系统内生细菌属种与广东和江西吉安种群相似度高，达95%；其次是海南和南昌种群；最后是福建种群。据此，推测桔小实蝇最初在福建发生，往南传入广东，从广东向南传入海南，向北传入赣州，随后从赣州向北扩张至吉安、南昌。研究结果深化了人们对桔小实蝇在亚太地区传播和扩张路径的认识，为制定阻截措施及防除方案提供信息。