沃尔巴克菌对孔弄蝶属线粒体DNA遗传多样性影响的研究

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昆虫中广泛存在一类和线粒体DNA(mt DNA)具有相同遗传方式的细胞内共生细菌沃尔巴克菌Wolbachia,其母系遗传的传播方式会影响寄主线粒体DNA的遗传多样性,这导致线粒体DNA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。在蝶类沃尔巴克菌的研究中,尚未有以“属”作为分析单位进行的系统研究,无法对沃尔巴克菌与蝶类寄主线粒体DNA的互作关系及由此引起的分析误差做出系统的评价。本研究采用孔弄蝶属共17个种的204个样本,首先检测了沃尔巴克菌感染情况,结合地理分布对环境气候与沃尔巴克菌感染率进行了关联分析。并通过孔弄蝶属线粒体基因单倍型网络图的绘制,以及针对线粒体基因、核基因及沃尔巴克菌的多位点序列分型片段进行了多个系统发育树的构建,对沃尔巴克菌不同株系与宿主遗传基因的多样性进行了讨论。本研究在“属”这一分类单元下,根据上述分析方法目前得出以下结论:1)共发现6个种感染了沃尔巴克菌,34%(70/204只)的孔弄蝶属样本测得沃尔巴克菌阳性结果,采用wsp标记检测出三个沃尔巴克菌的菌株,分别为w Nas1,w Nas2和w Nas3。进一步通过多位点序列分型(MLST)将其还能分为六个株型(ST-19,ST-474,ST-475,ST-476,ST-477,ST-478)。结合采集地点分布信息,我们认为我国东南部地区的沃尔巴克菌感染率高于中西部地区,或与气温差异等原因相关。2)基于对沃尔巴克菌及孔弄蝶属物种分歧时间的比较,推测孔弄蝶属中沃尔巴克菌主要通过水平方向进行传播,并不是随着分化进行的垂直传播。3)在种内水平发现,株型w Nas1与感染种群中的线粒体基因多态性降低有关。而在种间水平上,有一例线粒体基因与核基因系统进化结构的不一致的现象,可能是由于白缨孔弄蝶线粒体DNA通过渐渗作用侵入华西孔弄蝶,该作用的动力或源于由w Nas3介导的感染效应。此外,本研究未检测到一例雄性个体感染w Nas2株型,我们推测该株型介导杀雄作用或宿主雌性化作用,该推测需要更大规模的采集及进一步的实验进行验证。根据本研究所使用的数据分析,揭示了孔弄蝶属与沃尔巴克菌共生关系之间动态相互作用对于线粒体基因产生影响的模式,为研究感染沃尔巴克菌的蝶类的种群遗传结构与系统发育的途径提供参考。
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