三種簇角飛虱屬昆蟲１６ Ｓ ｒＤＮＡ序列及系統進化研究

侯曉暉 陳祥盛

摘要：通過ＰＣＲ擴增獲得了飛虱科３屬５種昆蟲的１６ Ｓ ｒＤＮＡ序列，對ＤＮＡ序列進行測定，分析了其序列組成及變異。采用Ｍｅｇａ ４．０軟件，利用鄰接法（ＮＪ）和最大簡約法（ＭＰ）進行５種飛虱的系統發育分析，結果顯示構建的ＭＰ和ＮＪ分子系統樹拓撲結構一致，３個簇角飛虱屬物種中華簇角飛虱（Ｂｅｌｏｃｅｒａ． ｓｉｎｅｎｓｉｓ）、褐額簇角飛虱（Ｂ． ｆｕｓｃｉｆｒｏｎｓ）和爬竹簇角飛虱（Ｂ． ａｍｐｅｌｏｃａｌａｍｕｓ）單獨聚為一支，與偏角飛虱屬海南偏角飛虱（Ｎｅｏｂｅｌｏｃｅｒａ ｈａｉｎａｎｅｎｓｉｓ）的親緣關系較近，與短頭飛虱屬顯脊短頭飛虱（Ｅｐｅｕｒｙｓａ ｄｉｓｔｉｎｃｔａ）的親緣關系較遠，分子生物學分析結果與形態學研究結果一致。

關鍵詞：飛虱科；簇角飛虱屬（Ｂｅｌｏｃｅｒａ）；１６ Ｓ ｒＤＮＡ；系統發育

中圖分類號：Ｑ９６９．３５文獻標識碼：Ａ文章編號：0439－８114（２０12）15－3355-03

Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎａｒｙ Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｓ ａｍｏｎｇ Ｔｈｒｅｅ Ｂｅｌｏｃｅｒａ Ｓｐｅｃｉｅｓ Ｉｎｆｅｒｒｅｄ ｆｒｏｍ １６ Ｓ ｒＤＮＡ Ｓｅｑｕｅｎｃｅｓ

ＨＯＵ Ｘｉａｏ－ｈｕｉ１，２，ＣＨＥＮ Ｘｉａｎｇ－ｓｈｅｎｇ１

（１． Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｎｔｏｍｏｌｏｇｙ， Ｇｕｉｚｈｏｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ／Ｇｕｉｚｈｏｕ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｆｏｒ Ｐｌａｎｔ Ｐｅｓｔ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｏｆ Ｍｏｕｎｔａｉｎｏｕｓ Ｒｅｇｉｏｎ， Ｇｕｉｙａｎｇ ５５００２５， Ｃｈｉｎａ； ２． Ｚｕｎｙｉ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｃｏｌｌｅｇｅ， Ｚｕｎｙｉ ５６３００３， Ｇｕｉｚｈｏｕ， Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｅ １６ Ｓ ｒＤＮＡ ｓｅｑｕｅｎｃｅｓ ｏｆ ５ ｐｌａｎｔ ｈｏｐｐｅｒｓ ｂｅｌｏｎｇｉｎｇ ｔｏ ３ ｇｅｎｕｓ ｉｎ ｔｈｅ ｆａｍｉｌｙ ｏｆ Ｄｅｌｐｈａｃｉｄａｅ ｗｅｒｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｂｙ ＰＣＲ ａｎｄ ｔｈｅｎ ｓｅｑｕｅｎｃｅｄ． Ｔｈｅ ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ａｎｄ ｍｕｔａｔｉｏｎ ｗere ａｎａｌｙｚｅｄ． Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｐｈｙｌｏｇｅｎｅｔｉｃ ｔｒｅｅｓ ｗｅｒｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ ｂｙ ｍａｘｉｍｕｍ ｐａｒｓｉｍｏｎｙ ｍｅｔｈｏｄ（ＭＰ） ａｎｄ ｎｅｉｇｈｂｏｒ－ｊｏｉｎｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ（ＮＪ） ｕｓｉｎｇ Ｍｅｇａ ４．０ ｓｏｆｔｗａｒｅ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｔｏｐｏｌｏｇies ｏｆ ＭＰ ｔｒｅｅ ａｎｄ ＮＪ ｔｒｅｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ ｗere ｔｈｅ ｓａｍｅ． Ｂｅｌｏｃｅｒａ Ｓｉｎｅｎｓｉｓ， Ｂ． ｆｕｓｃｉｆｒｏｎｓ ａｎｄ Ｂ． ａｍｐｅｌｏｃａｌａｍｕｓ ｗｅｒｅ ｃｌｕｓｔｅｒｅｄ ｉｎｔｏ ｏｎｅ ｇｒｏｕｐ， ｗｈｉｃｈ ｈａｄ ｃｌｏｓｅｒ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｔｏ Ｎｅｏｂｅｌｏｃｅｒａ ｈａｉｎａｎｅｎｓｉｓ ｗｈｉｌｅ ｆｕｒｔｈｅｒ ｄｉｓｔａｎｃｅ ｆｒｏｍ Ｅｐｅｕｒｙｓａ ｄｉｓｔｉｎｃｔa． Ｔｈｅｓｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｗｅｒｅ ｉｄｅｎｔｉｃａｌ ｗｉｔｈ ｔｈose ｏｆ ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ ｒｅｓｅａｒｃｈ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： Ｄｅｌｐｈａｃｉｄａｅ； Ｂｅｌｏｃｅｒａ； １６ Ｓ ｒＤＮＡ； ｐｈｙｌｏｇｅｎｙ

飛虱科（Ｄｅｌｐｈａｃｉｄａｅ）隸屬于半翅目（Ｈｅｍｉｐｔｅｒａ）蠟蟬總科（Ｆｕｌｇｏｒｏｉｄｅａ）［１］。該科昆蟲許多種類是重要的農林害蟲，它們通過刺吸汁液、產卵或傳播植物病毒病等方式為害水稻、玉米、蘆葦、甘蔗、竹子等，給農林生產造成巨大損失［２］。其中簇角飛虱屬（Ｂｅｌｏｃｅｒａ）為外形比較獨特的一個屬，其觸角矢狀，嚴重危害竹類植物［２，３］。該屬目前記錄５種，均為東洋種，僅中國云南、貴州、海南、廣東、臺灣等地有分布記載［２，４，５］。與簇角飛虱屬外形相似，同樣具備矢狀觸角的偏角飛虱屬（Ｎｅｏｂｅｌｏｃｅｒａ）也為害竹類植物，且與簇角飛虱屬的分布極其相似［１，２，５］。為了更好地進行兩近緣屬的分類研究，選取飛虱科簇角飛虱屬、偏角飛虱屬及外類群短頭飛虱屬的５個物種，利用其１６ Ｓ ｒＤＮＡ序列片段進行系統發育分析，探討兩屬間及種間的分子進化關系，以期為實際生產中害蟲的鑒定提供一定的科學依據。

１材料與方法

１．１實驗材料

簇角飛虱屬中華簇角飛虱（Ｂ． ｓｉｎｅｎｓｉｓ）、褐額簇角飛虱（Ｂ． ｆｕｓｃｉｆｒｏｎｓ）和爬竹簇角飛虱（Ｂ． ａｍｐｅｌｏｃａｌａｍｕｓ），偏角飛虱屬海南偏角飛虱（Ｎ． ｈａｉｎａｎｅｎｓｉｓ）及短頭飛虱屬顯脊短頭飛虱（Ｅｐｅｕｒｙｓａ ｄｉｓｔｉｎｃｔａ），采集地信息見表１，采樣后保存于無水乙醇中備用［６］。

１．２基因組ＤＮＡ的提取

將保存于無水乙醇中的供試蟲體研磨碎，采用柱式動物基因組ＤＮＡ抽提試劑盒提取總ＤＮＡ，測定濃度后調整為１～２ ｎｇ／μＬ，保存于－２０ ℃冰箱備用。

１．３ＰＣＲ 擴增及產物檢測

１６ Ｓ ｒＤＮＡ序列的引物設計參照文獻［６］的方法，引物序列為１６Ｓ－ＰＦ ５′－ＧＣＣＴＧＴＴＴＡＴ ＣＡＡＡＡＡ

ＣＡＴ－３′；１６Ｓ－ＰＲ ５′－ＣＣＧＧＴＣＴＧＡＡＣＴＣＡＧＡＴＣＡ－３′，由生工生物工程（上海）有限公司合成。ＰＣＲ反應體系為２５ μＬ，內含１０ ｍｍｏｌ／Ｌ Ｔｒｉｓ（ｐＨ ８．３），５０ ｍｍｏｌ／Ｌ ＫＣｌ，０．０１％Ｔｒｉｔｏｎ Ｘ－１００，２．０ ｍｍｏｌ／Ｌ ＭｇＣｌ２，

０．２ ｍｍｏｌ／Ｌ ｄＮＴＰｓ，０．２ ｍｍｏｌ／Ｌ引物，１．０ Ｕ Ｔａｑ酶以及１ μＬ ＤＮＡ模板。ＰＣＲ反應程序為：９５ ℃預變性７ ｍｉｎ；９５ ℃變性５０ ｓ，５０ ℃退火１ ｍｉｎ，７２ ℃延伸１ ｍｉｎ，３５個循環；７２ ℃延伸１０ ｍｉｎ。ＰＣＲ產物用１．０％的瓊脂糖凝膠電泳檢測其片段大小、純度及含量。

１．４ＰＣＲ產物回收與測序

瓊脂糖凝膠電泳檢測后，對于擴增效果良好且足量的ＰＣＲ產物采用柱式膠回收試劑盒進行回收純化，樣品濃度達１００ ｎｇ／μＬ以上時，送寶生物工程（大連）有限公司測序。

１．５序列分析及分子系統樹的重建

利用Ｃｌｕｓｔａｌ Ｘ ２．０對獲得的序列進行比對，其參數設置為默認參數［７］，使用ＭＥＧＡ ４．０軟件分析各物種間１６ Ｓ ｒＤＮＡ的堿基組成、遺傳距離和轉換／顛換值等［８］，在Ｋｉｍｕｒａ－２－ｐａｒａｍｅｔｅｒ模型的基礎上，用鄰接法（Ｎｅｉｇｈｂｏｒ－ｊｏｉｎｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ，ＮＪ）和最大簡約法（Ｍａｘｉｍｕｍ ｐａｒｓｉｍｏｎｙ，ＭＰ）進行系統發育分析。在重建系統樹時，以顯脊短頭飛虱的１６ Ｓ ｒＤＮＡ序列作為外類群，同時應用Ｂｏｏｔｓｔｒａｐ［９］自舉檢驗１ ０００次檢驗系統樹中各結點的置信值。

２結果與分析

２．１５種飛虱１６ Ｓ ｒＤＮＡ序列堿基組成及序列變異

研究中獲得的5種飛虱１６ Ｓ ｒＤＮＡ序列已登錄ＧｅｎＢａｎｋ，登錄號見表２。利用Ｍｅｇａ ４．０軟件對所測１６ Ｓ ｒＤＮＡ序列進行統計，結果表明，這５種飛虱的１６ Ｓ ｒＤＮＡ序列平均長度為４７７ ｂｐ（包括Ｇａｐ），其中Ａ、Ｔ、Ｇ、Ｃ含量分別為３７．３％、４０．８％、１４．１％、７．８％，Ａ＋Ｔ的平均含量為７８．１％，Ｇ＋Ｃ的平均含量為２１．９％；共檢測到變異位點１２３個，其中簡約信息位點５９個，自裔位點６４個，約占總序列的２５．８％。供試５種飛虱１６ Ｓ ｒＤＮＡ序列間顛換高于轉換，轉換數／顛換數平均值為０．４８。

２．２系統發育分析結果

從各物種１６ Ｓ ｒＤＮＡ序列的遺傳距離（表２）來看，同屬物種間的遺傳距離較小，３種簇角飛虱間的遺傳距離為０．１５３～０．２９１；屬間遺傳距離較大，為０．４０１～０．９６４，其中３個簇角飛虱屬物種與海南偏角飛虱的遺傳距離為０．４０１～０．５２６，與顯脊短頭飛虱的遺傳距離均較遠，為０．７５９～０．９６４。

根據序列分析結果，分別采用最大簡約法（ＭＰ）和鄰接法（ＮＪ）構建５種飛虱的分子系統樹，得到一致的拓撲結構（圖１、圖２），Ｂｏｏｔｓｔｒａｐ １ ０００次檢驗系統樹各支均得到較高的支持率。從圖１和圖２中可以看出，簇角飛虱屬３個種聚為一支，與海南偏角飛虱有較近的親緣關系，短頭飛虱屬的顯脊短頭飛虱與其他４種飛虱的親緣關系較遠。

３討論

３．１屬間親緣關系

如前所述，偏角飛虱屬與簇角飛虱屬形態較為相似，關系密切。由遺傳距離分析結果來看，簇角飛虱屬物種與偏角飛虱屬間的遺傳距離為０．４０１～０．５２６，遠高于屬內物種之間的遺傳距離。另外，簇角飛虱屬與偏角飛虱屬雖親緣關系較近且互為姐妹群，但仍各自構成一單系群，故兩者作為獨立的屬級階元是成立的；而簇角飛虱屬與短頭飛虱屬親緣關系相對較遠，這與形態學研究結果非常吻合［２，５，９，１０］。

３．２屬內親緣關系

目前，中國已報道５種簇角飛虱［１０］，其形態特征較相似，本研究涉及了其中３種，其中爬竹簇角飛虱與褐額簇角飛虱間的遺傳距離為０．１５３，而中華簇角飛虱與兩者的遺傳距離分別為０．２９１和０．２８３，表明其與這兩個物種的親緣關系相對較遠，這一結果與形態分類的結果相吻合［１０］。

綜上所述，本研究分析結果與丁錦華等［２］、Ｈｏｕ［１1］形態學分類的結果一致，這為用分子手段與形態學分類方法相結合，進行飛虱科昆蟲種屬的鑒定奠定了一定的基礎。

參考文獻：

［１］ 陳祥盛．同翅目：飛虱科［Ａ］．金道超，李子忠． 習水景觀昆蟲［Ｍ］． 貴陽： 貴州科技出版社， ２００５．１５１－１５８．

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