海域隔離對桔小實蠅種群形態特征的影響

易春燕，鄭春艷，劉 旭，曾 玲，許益鐫

(1.四川省農業科學院 植物保護研究所/農業部西南作物有害生物綜合治理重點實驗室 ，四川 成都 610016;2.華南農業大學 昆蟲學系昆蟲生態研究室 ，廣州 510640;3.華南農業大學 生命科學學院 ，廣州 510640)

形態特征是遺傳特征的外部表現，是遺傳和環境因子的共同作用的結果。物種個體成功入侵且成功繁殖，都會對入侵地環境作出相應反應，從而有一個相對適應生存環境的形態特 征，這種適應性不僅與地理隔離程度有關，而且受自然選擇壓力的影響[1～2]。

地理阻隔是限制物種擴散和影響遺傳多樣性的重要因素，因此，島嶼作為一種天然的屏 障在影響昆蟲的遺傳多樣性上起著關鍵作用，因為島嶼相對封閉，降低了島嶼種群與大陸種 群之間的交流。島嶼與內陸相比較往往具有更簡單和獨特的生態環境，而島嶼生物的競爭者 和捕食者也可能也相對較少，具有不同食物、環境、棲息場所[3]。島嶼上的生物有兩種來源方式，一種是島嶼與大陸分離之前就已經有分布的，另外一種就是后來自由擴散來的或者人 為有意無意引進的[4～5]。而引進的這些物種在適應島嶼的生態環境時將在分子水平或者形態上產生一些改變。有研究表明，島嶼生物因為生物多樣性或氣候條件的變化個體尺寸會做一 些改變[6]。

桔小實蠅Bactroceradorsalis(Hendel)，又名東方果實蠅(orientalfruitfly)，俗稱果蛆， 隸屬于昆蟲 Insecta，雙翅目 Diptera，實蠅科 Tephritidae，果實蠅屬BactoceraMacquart，是一種世界危險性檢疫害蟲。該蟲為雜食性害蟲，寄主范圍廣泛，可危害番石榴、楊桃、香蕉等 46 科 250 多種果樹及蔬菜[7～10]。桔小實蠅具備很強的遷飛能力，在密度高的情況下，會主動向外界遷移擴散，在降落在不適合的寄主上后，會再次起飛直到找到適合的寄主。據國內外研究報道發現，在日本小笠原群島上，桔小實蠅能飛越 50 km 的海面[11]。此外，桔小實蠅會借助外在因素可遠距離遷飛，桔小實蠅可以從臺灣本島隨東北風飛到 27 km 以外的小琉球島，桔小實蠅這種遠距離遷飛能力使其分布范圍更廣[12]。雖然桔小實蠅具備一定的飛翔能力，但是海域等天然屏障卻有可能影響其種群的遺傳和分化。

目前，已有不少文獻利用分子手段報道了地理隔離對桔小實蠅種群遺傳多樣性的影響[13～15])，而海域對桔小實蠅形態特征及遺傳分化的影響卻鮮有研究。本文通過測量華南地區5個離島種群與 9 個大陸桔小實蠅種群形態特征的 3 個指標，分別為三個橫脈的長度(L1、L2、L3)和體現形態細微變異的翅脈角(α、β、γ)以及翅面積，并對島嶼種群與大陸種群的比 較進行分析，這將對進一步探究桔小實蠅在特殊地理環境下的遺傳多樣性和傳播能力提供理 論依據。

大陸的幾個采樣點均具有桔小實蠅適宜的寄主植物，且環境均比較適宜桔小實蠅生存。 各島嶼距離大陸的直線距離在 4.8-38.4 km，雖然有的島嶼上有種植香蕉、木瓜等植物，但是種植的其它桔小實蠅寄主植物比較少，桔小實蠅的種群規模小(上川島除外)，各島都有進行旅游業的開發，販賣從大陸運輸的水果和蔬菜。

1 材料與方法

1.1 材料

桔小實蠅成蟲樣本采自華南地區的 5 個離島：潿洲島、硇洲島、上川島、荷包島、東澳島，以及華南地區湛江市等幾個大陸種群(見表 1)。采集時用甲基丁香酚引誘劑桔小實蠅雄蟲，每個地區至少 20 頭，浸泡在無水乙醇中，4℃保存，以備進行后續試驗。

表1 樣本信息

1.2 形態測定

有研究者利用身體大小的指標對黑腹果蠅的遺傳結構和遺傳差異進行了研究，研究表明翅膀的大小和身體大小具有高度的相關性，而翅膀的面積與翅膀大小成正相關[16～17]。因此， 我們參照果蠅的形態標記方法對桔小實蠅樣本進行標記，測定了翅面積大小、三個橫脈長度、 三個翅脈角。

將桔小實蠅的翅膀用鑷子小心拔取，壓片。用帶有圖形采集器與電腦形態測量系統(Axiovision SE64 Rel.4.9.lnk)的德國蔡司 V20 體式顯微鏡(SteREO Discovery.V20，上海冉超光電科技有限公司)聯用技術在 15X 下拍照和形態測量。選取了 A-H 八個翅脈交接點做一個多邊形，以這個多邊形的面積作為翅膀的面積來計算，同時測量三個橫脈的長度(L1、L2、 L3)和體現形態細微變異的翅脈角(α、β、γ)，如圖 1。

圖1 形態測定指標(翅面積 S：以 A-H 八根線段圍成的多邊形面積來計算，橫脈長 L1、L2、L3，翅脈角α、β、γ)。

1.3 數據處理方法

使用SPSS 22.0 軟件計算各形態參數的平均值和標準差，并進行單因素方差分析和Tukey多重比較，對翅面積大小與緯度進行相關性分析。將所有種群分成大陸組與島嶼組對各形態指標進行T檢驗，檢驗島嶼與大陸桔小實蠅種群是否存在顯著差異。

2 結果與分析

2.1 形態差異

各參數的平均值見表2，橫脈長度 L1 449.5～493.5，L2 605.5～655.7，L3 793.5～860.3， 翅膀面積 S 7 940 096～9 021 667.6，且翅脈長度(L1、L2、L3)與翅面積 S 顯著性相關(p< 0.001)；角度α65.3～67.5 度，β 59.4～60.3 度，γ 100.5～102.8度。通過差異顯著性分析，各種群的翅面積(圖 1)S (F(13, 390)=3.674，P<0.01)、橫脈長度 L1(F(13, 390)=3.927，P<0.01)、 L2 (F(13, 390)= 2.854，P<0.01)、L3( F(13, 390)=3.659，P<0.01)存在明顯差異；而三個翅脈角α(F(13, 390)= 2.275，P=0.838)、β(F(13, 390)=0.603，P=0.852)、γ(F(13, 390)= 1.5，P=0.114)沒有明顯差異，各參數情況見表2。

表2 各種群形態差異分析

將種群分為大陸種群與島嶼種群進行 T 檢驗發現， 島嶼種群各參數中的翅面積 S(t=3.949,df=216.7，P<0.01)、翅脈長度 L1(t=3.523,df=220，P<0.01)、L2(t=3.152,df=402，P<0.01)、L3(t=3.983,df=402，P<0.01)顯著性小于大陸種群，各翅脈角未存在顯著差異(表 2) 。

2.2 相關性分析

2.2.1 形態遺傳標記的相關性分析 對5個島嶼種群及9個大陸種群的400頭桔小實蠅各形態標記進行相關性分析，分析各標記的相關程度。反映桔小實蠅個體大小的三個橫脈長度之間相關性顯著相關系數均大于0.768(p 均小于 0.01)，橫脈長度與翅膀面積大小之間也具有顯著相關性，相關系數均大于0.856(p<0.01)(圖 2)。三個翅脈角標記間，∠1-∠2 無相關性；∠1-∠3 存在顯著性相關，相關系數為 0.139(p<0.01)；∠2-∠3 呈顯著負相關，相關系數為-0.151(p<0.01)。

圖2 橫脈長度與翅面積大小的相關性分析

2.2.2 個體大小與緯度相關性分析 經研究顯示大陸種群與島嶼種群的形態大小之間存在顯著差異，為了研究是否因緯度差異引起的，我們將個體大小與緯度大小進行了分析。由圖 3 翅面積大小與緯度相關性分析可以看出，個體大小與緯度無顯著相關( P=0.561)。

圖3 緯度與翅面積大小的相關性分析

3 討論與結論

通過比較研究發現桔小實蠅島嶼種群形態指標當中的翅面積大小、橫脈長度明顯小于大陸種群，形態差異當中的翅脈角沒有顯著差異。雖然緯度差異對影響海島種群的形態差異 上的作用不大，但海域隔離使得島嶼桔小實蠅在適應海島環境的時候在形態上發生了一些變 化。有研究表明島嶼生物會因為食物、天敵、溫度、風等生物因素、非生物因素的環境壓力 驅動著島嶼生物在形態大小、體色等形態特征上做出改變[6, 18～19]。據采樣時調查，雖然有的島嶼上有種植香蕉、木瓜等植物，但是種植的桔小實蠅的其它寄主植物比較少，這可能是島 嶼桔小實蠅形態偏小的其中一個原因；另外，海島上的海風很大，經常還會有颶風，桔小實 蠅也許是通過改變形態大小來抵御這種環境。

形態遺傳學研究方法操作簡單，而且快速、成本低，但是也容易受數據測量分析等因素的影響，因此需要我們在應用時多加注意，制定規范的測量操作，以便保證測量的準確度。 本研究采用了翅面積、三個橫脈長度和三個翅脈角等三個主要形態指標，在今后的研究當中可以適當增加一些形態遺傳指標，以提高結果的可信度。我們在研究過程中發現三個橫脈的長度與翅面積具有顯著相關性，可以選取具有高度相關性的形態指標中的部分作為代表性指標，這樣可以降低一些測定工作量[20～21]。

形態上的差異往往有其內在的分子機制。Thorpe[22]研究大加納利島的西加納利蜥蜴時發現有 30%的形態特征與 mtDNA 中的 cytb、COⅠ 和 12s rRNA 有顯著相關性。為了深入研究形態差異的原因，我們也可以進一步利用微衛星與 COⅠ標記等分子手段研究桔小實蠅島嶼種群在分子水平上的變異，驗證形態與分子變異是否有相關性。