禾谷缢管蚜Rhopalosiphum padi(L.)属于半翅目(Hemiptera)蚜科(Aphididae),其广泛分布于我国及世界各小麦种植区,是小麦生产中的主要害虫之一。该虫刺吸小麦汁液,造成小麦减产和品质下降,还能够传播大麦黄矮病毒(BYDV),给全世界小麦生产带来巨大损失。在全球气候、耕作制度、种植品种、人为因素及其他因素的影响下,近年来禾谷缢管蚜的危害程度随之加重,危害范围也随之扩大,并逐渐成为我国多个小麦种植区的重要害虫。本研究筛选了5个能够稳定扩增且多态性较好的禾谷缢管蚜微卫星位点,利用这些微卫星位点研究了采自我国不同麦区的禾谷缢管蚜种群的遗传多样性和遗传结构,以及实验室条件下农药胁迫对不同禾谷缢管蚜种群遗传多样性的影响和农药对禾谷缢管蚜种群的亚致死效应;本研究还以禾谷缢管蚜转录组数据为基础,筛选能够应用于种群遗传学研究的微卫星位点,为进一步的相关研究奠定基础。主要研究结果如下:一、禾谷缢管蚜微卫星位点筛选、扩增稳定性及多态性研究从我国8个省(市)共9个地区采集282头禾谷缢管蚜试虫,采用荧光标记PCR与自动扫描分型方法,研究了8个在欧洲禾谷缢管蚜中报道的微卫星位点在这些试虫中的扩增稳定性和遗传多样性。结果显示,位点R1.35在9个禾谷缢管蚜种群中均不能扩增;位点R5.29b只在7个禾谷缢管蚜种群的少数样本中能扩增;位点R2.73、R3.171、R5.10、R5.138、R5.50和R6.3在各禾谷缢管蚜种群中均能稳定扩增;6个稳定扩增的微卫星位点的无效等位基因频率为0.0044-0.2663,平均等位基因数为2.9-9.3个,各等位基因的等位基因频率为1.92%-93.48%,多态信息含量为0.3398-0.7658,观测杂合度为0.047-0.912,期望杂合度为0.421-0.815,除吉林白城(JLB)和青海西宁(QHX)种群外,各位点在多数禾谷缢管蚜种群中偏离哈迪温伯格平衡;位点R6.3具有较低的观测杂合度(0.047)和较低的平均等位基因数(2.9),不适合用于种群遗传多样性研究,而微卫星位点R2.73、R3.171、R5.10、R5.138和R5.50在各禾谷缢管蚜种群中均具有较高的杂合度和等位基因数,可用于我国禾谷缢管蚜的种群遗传学研究。二、禾谷缢管蚜不同地理种群遗传多样性和遗传结构研究从我国15个省(自治区、直辖市)采集22个禾谷缢管蚜种群,利用筛选的5个微卫星位点,研究这些地理种群的遗传多样性和遗传结构。结果显示,采自我国不同地区的禾谷缢管蚜种群具有不同的遗传多样性,这些种群存在不同的遗传结构;地理隔离和生殖方式与种群遗传多样性和遗传结构具有明显的相关性,是影响禾谷缢管蚜种群遗传学特征的重要因素。在5个禾谷缢管蚜微卫星位点中共检测到114个等位基因,各位点的平均无效等位基因频率为0.032。22个禾谷缢管蚜地理种群的平均等位基因数量为5.39个,平均有效等位基因数为3.19个,平均等位基因丰富度为4.989,平均shannon指数为1.171,多位点基因型mlg个数为3-32个,多位点基因型多样性为15%-100%,平均观测杂合度为0.756,平均期望杂合度为0.604,除吉林白城(jlb)、青海西宁(qhx)、甘肃兰州(gsl)、陕西汉中(sah)、cqb(重庆北碚)和甘肃天水(gst)种群外,其他种群均表现为杂合子过剩(fis<0);哈迪-温伯格平衡检验发现,jlb、qhx和gsl种群符合哈迪-温伯格平衡,其他种群均偏离哈迪-温伯格平衡(p<0.05)。微卫星数据分析显示,禾谷缢管蚜22个地理种群的遗传相似系数在0.3477-0.9966之间,遗传距离在0.0034-1.0564之间,遗传分化系数在-0.021-0.334之间,这表明禾谷缢管蚜种群间存在不同程度的遗传分化。manteltest结果显示,地理距离和遗传分化之间具有显著的相关性。基于structure遗传结构分析、cavalli-sforza&edwards余弦遗传距离和nei氏遗传距离的nj聚类分析,以及主成分分析发现,禾谷缢管蚜种群中存在显著的遗传结构,22个禾谷缢管蚜地理种群可划分为3个类群。第i类群包括青海西宁(qhx)、甘肃兰州(gsl)、甘肃天水(gst)、吉林白城(jlb)、重庆北碚(cqb)和陕西汉中(sah)种群;第ii类群包含云南昆明(ynk)、西藏拉萨(xzl)和贵州贵阳(gzg)种群;第iii类群包括河北保定(hbb)、山西太谷(sxt)、山西洪洞(sxh)、陕西咸阳(sax)、陕西榆林(say)、内蒙包头(nmb)、山东淄博(sdz)、山东泰安(sdt)、山东菏泽(sdh)、安徽滁州(ahc)、河南南阳(hnn)、湖北枣阳(huz)和湖北武汉(huw)种群。基于遗传结构模型和生殖方式模型的amova分析结果表明,大部分的遗传变异来自禾谷缢管蚜种群内,小部分的遗传变异来自类群内种群间和类群间;分析认为,除生殖方式和地理隔离柱之外,人类的活动(如害虫防治方法、禾谷缢管蚜的迁移和扩散、特殊地理屏障的阻隔作用、种群所处的复杂的微气候条件,也可能是影响其遗传多样性与遗传结构的重要因子三、毒死蜱和异丙威对禾谷缢管蚜种群遗传多样性的影响本研究利用5个禾谷缢管蚜微卫星位点,研究了毒死蜱和异丙威对禾谷缢管蚜种群内遗传多样性和遗传结构的影响。与相对敏感种群相比,室内汰选20代后,与相对敏感品系相比,河北保定(hbb)种群、河南南阳(hnn)种群、贵州贵阳(gzg)种群和甘肃兰州(gsl)种群对毒死蜱的抗性分别为15.12和13.28倍、5.46和10.18倍;对异丙威的抗性分别为11.12和8.86倍、5.58和9.18倍;微卫星分析结果显示,两种药剂汰选后,各微卫星位点的多态信息含量和各等位基因频率发生不同程度的变化。与相对敏感种群相比,各抗性种群的等位基因数、有效等位基因数、等位基因丰富度、多位点基因型数、期望杂合度、遗传多样性指数和shannon指数分析等遗传多样性指数均呈下降趋势。两种药剂的持续选择导致具有相同遗传背景的抗性种群与相对敏感种群之间的遗传距离增加,遗传相似系数降低,且抗性种群和敏感种群分布在不同的系统树分支上;通过对4个禾谷缢管蚜种群的抗性种群和相对敏感种群进行贝叶斯聚类分析,结果表明具有相同遗传背景的抗性种群与相对敏感种群划分在同一个分类簇,这表明毒死蜱和异丙威虽能够导致禾谷缢管蚜抗性种群和相对敏感种群间发生遗传分化,但对其遗传结构没有显著的影响。四、毒死蜱和异丙威对禾谷缢管蚜种群的亚致死效应研究为明确亚致死浓度的毒死蜱和异丙威对禾谷缢管蚜试验种群的影响。本研究采用浸虫法,分别测定了毒死蜱和异丙威对禾谷缢管蚜成蚜的毒力;并以含0.1%吐温-80的蒸馏水为对照,利用生命表技术分别研究了毒死蜱亚致死浓度(C-LC20和C-LC30)和异丙威亚致死浓度(I-LC20和I-LC30)对禾谷缢管蚜F0代和F1代种群生长发育和繁殖的影响。结果表明,C-LC20、C-LC30、I-LC20和I-LC30处理后,禾谷缢管蚜F0代成蚜寿命分别缩短14.03%、36.04%、12.01%和26.86%,产蚜量分别下降20.55%、42.27%、17.13%和26.00%,均显著低于对照种群;与对照相比,C-LC20、C-LC30、I-LC20和I-LC30处理后,禾谷缢管蚜F1代种群的若虫期分别延长1.51 d、1.92 d、0.9 d和1.19 d,成蚜寿命分别缩短21.62%、33.68%、15.51%和23.14%,产蚜量分别降低21.81%、37.4%、14.51%和29.29%,且F1代种群的内禀增长率rm、净生殖率R0、周限增长率λ以及总生殖率GRR都比对照降低,而F1代种群加倍时间Dt和平均世代周期T均延长。本研究结果显示,亚致死浓度的毒死蜱和异丙威能够降低禾谷缢管蚜种群的发育和繁殖速率,对禾谷缢管蚜种群具有明显的抑制作用。五、基于转录组数据的禾谷缢管蚜微卫星位点筛选目前已经报道的禾谷缢管蚜的微卫星数量较少,为了开发更多的禾谷缢管蚜微卫星位点,在前述工作完成以后,本研对禾谷缢管蚜进行转录组测序,从转录组数据中筛选适用于禾谷缢管蚜种群遗传学研究的微卫星位点。在禾谷缢管蚜转录组数据的29467条unigene中发现7936个微卫星位点,其中三核苷酸重复为主要重复类型,占微卫星位点总数的45.75%,其次为单核苷酸重复,占微卫星总数的28.86%。在三核苷酸重复微卫星中,AAT/ATT和ACG/CGT为优势重复基元类型,且微卫星重复单元的重复次数分布在4-24次之间。基于筛选得到的微卫星位点,利用Primer 3设计了60对微卫星引物,其中24对引物能够稳定扩增并且得到与预期片段大小相符的条带同时对24对微卫星位点的遗传多样性进行研究发现,24个位点中14个位点具有较好的多态性,可以用于进一步的禾谷缢管蚜种群遗传学研究之中。