共生菌Wolbachia对孔弄蝶属线粒体DNA影响的研究

Wolbachia, a common endosymbiotic bacterium in a wide range of insect species, are maternally inherited as mitochondrial DNA (mtDNA) of their hosts, which can potentially influence the mitochondrial variation. Thus, the mtDNA data can’t reflect the information for the population genetic structure and species identification of the hosts infected with Wolbachia. In the studies on butterflies infected with Wolbachia, so far, there is no study based on the genus as the unit of analysis to assess systematically the interaction relationship on the molecular levels between Wolbachia and mtDNA of their hosts and the error in research caused by ignoring the influence of Wolbachia infection. In this research, we will use the mtDNA maker, microsatellite loci and molecular phylogeographical approaches to study the population genetic structure of the Polytremis spp. infected with Wolbachia individually and illuminate the mechanism of the mitochondrial variation influenced by Wolbachia. Additionlly, we will use mtDNA and nuclear DNA to construct and compare the molecular phylogenetic trees of all individuals, infected individuals and uninfected individuals of Polytremis and evaluate the influence of mitochondrial variation in the genus Polytremis caused by Wolbachia infection and transmission. We try to quest a proper method to study the genetic structure and phylogeny of the butterflies infected with Wolbachia.

昆虫中广泛存在一类和线粒体DNA（mtDNA）具有相同遗传方式的细胞内共生细菌Wolbachia，其母系遗传的传播方式会影响寄主mtDNA的遗传多样性，这导致mtDNA难以正确反映被感染寄主的种群遗传结构和物种分类等信息。在蝶类Wolbachia的研究中，尚未有以“属”作为分析单位进行的系统研究，无法对Wolbachia与蝶类寄主mtDNA的互作关系及由此引起的分析误差做出系统的评价。本研究采用mtDNA片段，微卫星标记及分子系统地理学分析等多种技术手段，研究孔弄蝶属Wolbachia感染种的种群遗传结构，阐明Wolbachia对寄主mtDNA遗传多样性的作用机制。采用mtDNA和核基因片段分别构建孔弄蝶属所有个体、感染个体和未感染个体的系统发育关系，评估Wolbachia的传播对该属蝶类mtDNA的影响，尝试探索一条适用于感染Wolbachia蝶类的种群遗传结构和系统发育分析的研究途径。

昆虫体内广泛存在的细胞内共生细菌Wolbachia，能通过母系遗传的传播方式影响其寄主mtDNA的遗传多样性，这导致mtDNA难以正确反映被感染寄主的种群遗传结构和物种分类等信息。在蝶类Wolbachia的研究中，尚未有以“属”作为分析单位进行的系统研究，无法对Wolbachia与蝶类寄主mtDNA的互作关系及由此引起的分析误差做出系统的评价。本研究采用mtDNA片段，核基因片段、微卫星标记及分子系统地理学分析等多种技术手段，研究孔弄蝶属Wolbachia感染种的种群遗传结构及系统发育关系，为解释mtDNA遗传多样性和并系现象的存在原因提供某些重要信息。.本研究发现，孔弄蝶属的Wolbachia感染率为34%。通过wsp基因分型获得3种株型（wNas1，wNas2，wNas3），通过MLST分型获得6个ST株型，两种分型结果能互相对应。株型wNas1能在华西孔弄蝶感染种群中引起“选择性清除”现象，降低寄主种群mtDNA的多态性水平。所有感染wNas2的个体，包括5个华西孔弄蝶和8个白缨孔弄蝶均为雌性，推测该株型可能是杀雄株。一些同域分布的华西孔弄蝶和白缨孔弄蝶个体还同时感染wNas3，这些个体具有非常相似的mtDNA单倍型，其差异程度甚至小于同种的其它个体。但是这两种孔弄蝶的外形和解剖特征存在差异，wNas3是否能导致这两种寄主间产生mtDNA 的渐渗现象还需进一步研究。此外，华西孔弄蝶和白缨孔弄蝶可被多个Wolbachia株型感染，而某些株型可感染几种孔弄蝶，都不存在种间特异，具有明显的水平传播特征，揭示了Wolbachia与孔弄蝶间动态而多变的互作史。我们评估了Wolbachia的传播对该属蝶类mtDNA的影响，尝试探索一条适用于感染Wolbachia蝶类的种群遗传结构和系统发育分析的研究途径。