我国梨小食心虫种群在原生地的遗传分化研究

The oriental fruit moth (OFM), Grapholita molesta, becomes severe threat to the fruit industry in China under climate warming. Conventionally, the accurate prediction is the key step to manage this hidden OFM before massive damage. The current population dynamic forecasts only partially consider its population size of last generation, rather than the genetic differentiation within and among populations, which would result in a variety of occurrences in nature. However, there was few study of OFM population genetics undertaken in native populations. Our project focuses on the OFM population genetics by exploring the level of genetic diversity, genetic structure and gene flows in its native ranges of China. We also examine whether the geographic isolation is a dominant factor causing genetic differentiation among populations. The significant environmental factors are to be analyzed to affect genetic differentiation and the predominant genotypes under clues. OFM population genetic study in native area will be served in the evolutionary genetics of the geographic differentiation and ecological adaptation in development, reproduction, and environmental suitability in the future. Additionally, our research would provide valuable genetic information for the local diapause insects in dispersal flow, outbreak pattern and integrated management.

梨小食心虫上升为我国果树害虫的主要害虫，严重损害着我国林果生产，而准确预测其发生期是防治此类隐蔽钻蛀性害虫的关键。目前对梨小食心虫种群动态预测主要是依据上一代的种群数量，没有充分考虑遗传结构造成的种群间和种群内遗传背景差异,特别是在我国原生种群中，梨小食心虫的种群遗传学研究并不充分。本项目使用经典分子生态学研究方法的微卫星和线粒体标记，研究我国梨小食心虫的原生种群遗传学，分析其原生种群遗传多样性、遗传结构和基因流程度，阐明地理隔离是否是形成种群间遗传分化的主导因素，确定影响梨小食心虫种群遗传结构及遗传分化的环境因子，主要基因型与环境之间的关系等。本研究将为开展梨小食心虫地理种群的发育、繁殖和环境适应性提供遗传学基础，同时也为非迁飞类滞育昆虫的发生扩散、成灾规律和综合治理提供种群遗传学信息。

本项目以梨小食心虫为研究对象，重点开展梨小食心虫遗传结构及温度适应性差异的研究。通过探讨我国梨小食心虫的种群遗传多样性水平、种群遗传距离等遗传分化的主导因素，寻找影响梨小食心虫种群内遗传结构及种群间遗传分化的环境因子，并且结合种群遗传和生态适应性差异阐述不同地理种群应对温度等生态环境的生态适应性，确定不同地理纬度的梨小食心虫高温耐受性的差异。通过全国范围内的调查，我们发现我国南北方主要果树产区均有梨小食心虫的分布。北至黑龙江，南至广州，说明梨小食心虫是一种分布广泛的林果类害虫，其宽广的温度适应性是研究温度耐受性良好的材料。随后在实验室内完成DNA提取和微卫星序列扩增，分析我国梨小食心虫各种群间的遗传结构差异，南北方种群均存在较大的遗传背景多样性，南北方种群遗传结构差异较大，存在种群扩散分布的规律；但在北方各区域间，遗传距离相近。测试不同种群对亚致死高温的耐受性差异，发现根据地理纬度的不同，其表型反应出现显著差异，说明梨小食心虫不同种群的生态适应性存在各自进化特征。总体看经过热锻炼后，沈阳存活率提升最高(53.3%)，广州存活率提升最低(14.9%)。其次为唐山(37.0%)、砀山(28.3%)和武汉(34.9%)。地理种群由北至南，快速热适应能力依次降低。本项目结合谱系地理学和种群遗传学探讨我国梨小食心虫的种群遗传多样性水平、种群遗传结构和基因流程度，并寻找影响梨小食心虫种群内遗传结构及种群间遗传分化的环境因子，主要基因型与环境之间的关系，为挖掘我国梨小食心虫本底遗传多样性提供理论基础并为其他果树害虫的深入研究提供参考样本。这项研究也为今后进一步研究该害虫的发生扩散、成灾规律、预测预报及大面积的综合治理提供种群遗传学信息。