基于微卫星与线粒体标记的柑桔全爪螨种群遗传结构研究

本项目拟在课题组前期研究的基础上，以我国各柑桔产区均为害严重的柑桔全爪螨为主攻对象，紧密围绕该螨种群遗传分化及生态进化这一科学问题，借鉴分子生态学的最新研究成果，采用快速、高效的磁珠富集法发掘柑桔全爪螨微卫星位点，并以多态性微卫星位点和线粒体基因（cox1、nad4、nad5等）作为分子遗传标记，全面解析我国主要柑桔产区柑桔全爪螨种群遗传结构的时空变异，明确种群遗传结构与主要生态因子的相互关系，探讨种群分化规律和生态进化过程，揭示柑桔全爪螨种群基因流动的范围和方式，为研究柑桔全爪螨的成灾规律、柑桔品种布局及制定大尺度控制策略提供种群遗传学信息。研究结果不仅在理论上可深化对螨类微卫星及种群遗传结构的认识，充实生物进化及遗传变异的研究内容，在实践上亦可用于指导柑桔合理布局、科学用药及可持续地控制柑桔全爪螨的发生为害，使我国在该领域的研究整体上达到国际先进水平。

柑桔全爪螨是一种世界性分布的害螨，在各柑桔种植区均有分布，是大多数柑桔种植区的第一大害螨。过去对柑桔全爪螨的研究主要集中于抗药性监测、对逆境的适应以及防控等方面，很少涉及种群遗传与进化。害虫（螨）种群分化是一种生物进化现象，与其种群遗传结构特征密切相关。同时，抗逆基因流的研究对于监测和治理也起着重要的作用。本项目以目前我国桔园中严重危害的柑桔全爪螨为主攻对象，紧密围绕该螨种群遗传分化及生态进化这一科学问题，通过磁珠富集法构建了该螨AC、TC和ATG共3个富集文库，发掘出该螨基因组微卫星（gSSR）序列，并获得了可用于设计引物的gSSR单一序列44条。联合线粒体cox1和核糖体内转录间隔区ITS1序列，分析了柑桔全爪螨地理种群的遗传多样性、种群遗传分化、基因交流模式以及寄主对其种群遗传多样性的作用。发现柑桔全爪螨不同地理种群具有相对较高的遗传多样性，这可能是该螨在各地能够频繁成灾、对杀螨剂快速产生抗性的遗传基础；柑桔全爪螨大多数种群间遗传分化不显著，且具有高水平的基因流，然而，地理隔离是柑桔全爪螨种群遗传分化的重要原因之一；寄主植物对柑桔全爪螨种群遗传结构具有一定的影响；柑桔全爪螨在历史上经历了种群扩张事件；研究探明了我国柑桔主产区的柑桔全爪螨对常用杀螨剂的敏感性时空变异水平。为深入发掘柑桔全爪螨种群分化的分子机理，通过对该螨进行转录组测序获得了非冗余独立基因（Unigene）64,149条，筛选出与药剂敏感性变异相关的解毒代谢酶基因（P450基因序列79条、GSTs基因序列24条和CarE基因序列13条）和作用靶标基因如AChE、细胞色素b、GABA受体、乙酰胆碱受体、钠离子通道等编码基因；同时，鉴定得到2,540个可用于引物设计的功能微卫星（EST-SSR）位点；提出了一套简单、高效、操作性强的基于转录组数据库发掘微小昆虫（螨）EST-SSR的技术流程；最后，对该螨在抗逆和生长发育中的关键基因进行了初步的克隆及表达研究，为该螨的综合治理和后续的深入研究奠定了理论基础。总之，深入研究柑桔全爪螨不同地理种群的遗传多样性、种群遗传分化及基因交流等种群遗传与进化问题，有利于从分子水平上了解该螨的生态适应机制和成灾规律，为制定有效的控制策略提供理论依据。同时，本项目获得的相关技术和方法亦应用于桔小实蝇和书虱等害虫种群遗传结构的研究中。