利用mtCOI PCR-RFLP技術鑒別草地貪夜蛾水稻型和玉米型

王鵬　孔寶玉　朱軍生　國棟　孔子藝　胡磊　褚棟

摘要：本研究基于mtCOI基因，利用相關軟件及系統(tǒng)發(fā)育分析，篩選鑒別水稻型和玉米型草地貪夜蛾的酶切位點，并利用PCR-RFLP技術對兩者進行鑒定。結果表明：水稻型個體的mtCOI基因序列在154～159 bp處存在Sac Ⅰ酶切位點，玉米型則無該酶切位點;利用mtCOI PCR-RFLP技術可以有效鑒別草地貪夜蛾的水稻型和玉米型。本研究結果可為草地貪夜蛾水稻型、玉米型的快速鑒別及其精準防控提供參考。

關鍵詞：草地貪夜蛾;玉米型;水稻型;mtCOI PCR-RFLP;快速區(qū)分

中圖分類號：S433.4：Q781文獻標識號：A文章編號：1001-4942（2020）03-0019-05

Abstract The restriction enzyme cutting site identifying rice-and corn-strain individuals of Spodoptera frugiperda was screened out by related software and phylogenetic analyses based on mtCOI sequences， and was used to differentiate the two strains. The results showed that the mtCOI sequence of rice-strain individual existed restriction enzyme cutting site of Sac Ⅰ at 154～159 bp， but corn- strain individual did not have the above site. The rice-and corn-strain individuals of S. frugiperda could be effectively differentiated by mtCOI PCR-RFLP technology. The results could provide references for the rapid identification and precision control of S. frugiperda.

Keywords Spodoptera frugiperda; Corn strain; Rice strain; mtCOI PCR-RFLP; Rapid differentiation

草地貪夜蛾（Spodoptera frugiperda），俗稱秋粘蟲，屬于鱗翅目Lepidoptera夜蛾科Noctuidae，原產(chǎn)于美洲熱帶地區(qū)，現(xiàn)已是世界范圍內的重大入侵害蟲。2016年，該蟲首次在非洲地區(qū)被發(fā)現(xiàn)[1]，僅用2年時間迅速蔓延至撒哈拉以南44個國家（http：//www.fao.org/news/story/en/item/1142085/icode/.）。自2018年7月也門和印度確認草地貪夜蛾入侵后[2]，亞洲地區(qū)國家包括孟加拉國、緬甸等相繼發(fā)現(xiàn)該害蟲（http：//www.fao.org/fall-armyworm/faw-monitoring /faw-maps/zh/.）。該蟲于2019年自云南省普洱市首次侵入中國[3]，5個月內已擴散至十余個省、市、縣（區(qū)）[4]。

作為一種廣食性害蟲，草地貪夜蛾寄主范圍廣，能夠為害包括玉米等糧食作物在內的76個科353種植物（https：//www.cabi.org/ISC/datasheet/29810）。由于對寄主植物的偏好性不同，草地貪夜蛾分化出玉米型和水稻型，玉米型偏好玉米、高粱和棉花等，水稻型偏好水稻、牧草等[5，6]。草地貪夜蛾的存在與其宿主植物的關系高度一致，但這種關聯(lián)不是絕對的，仍需要更多的研究來闡明其中關系。

玉米型和水稻型草地貪夜蛾在表型上幾乎無法區(qū)分，但Caas-Hoyos等[7]發(fā)現(xiàn)兩者雄性翅膀的大小不一，或可用來作為區(qū)分參考。此外，不同類型個體在生物學、生理學特征上也有差別，例如玉米型和水稻型的性信息素組分及含量存在顯著差異，水稻型Z11-16∶[KG-*2/3]Ac的相對含量明顯低于玉米型，Z7-12∶[KG-*2/3]Ac 和 Z9-12∶[KG-*2/3]Ac的卻高于玉米型[8-10];玉米型的交配時間早于水稻型，最高幼蟲密度通常出現(xiàn)在春夏兩季，而水稻型則出現(xiàn)在夏末和秋季[11]。因此，將草地貪夜蛾精準鑒別分型，對研究其在中國的發(fā)生規(guī)律與災變機制、早期監(jiān)測預警以及綜合防控技術都具有重大意義。

目前鑒定兩者的主要手段是分子標記技術，其中線粒體的細胞色素氧化酶亞基I基因（mitochondrial cytochrome oxidase I，mtCOI）[12，13]和位于Z染色體上的磷酸甘油醛異構酶基因（triose-phosphate isomerase，Tpi）是當前最常見的標記基因[14，15]。通過檢測mtCOI發(fā)現(xiàn)，墨西哥地區(qū)有94.6%的草地貪夜蛾個體屬于玉米型，5.4%的屬于水稻型[16]。相比之下，中國利用線粒體基因組鑒定為水稻型個體的占比高達96.2%，而基于核基因組Tpi的基因分析則全部為玉米型[17]。目前，對于玉米型和水稻型的快速鑒別技術依然是研究難點，當前種內快速鑒定的方法主要有mtCOI PCR-RFLP等技術[18]。

本研究利用mtCOI序列對水稻型和玉米型草地貪夜蛾進行區(qū)分和系統(tǒng)發(fā)育分析，篩選可鑒別兩者的酶切位點，并利用PCR-RFLP技術對已知水稻型與玉米型進行驗證，旨在為基于mtCOI基因對草地貪夜蛾玉米型和水稻型的快速鑒別提供參考。

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