陳友鈴,孫伶俐,武蕾蕾,吳文珊,嚴菊媛,劉 燕
(福建師范大學生命科學學院,福建省發(fā)育與神經(jīng)生物學重點實驗室,福州 350117)
高榕榕果內(nèi)Eupristina屬兩種榕小蜂的遺傳進化關(guān)系
陳友鈴,孫伶俐,武蕾蕾,吳文珊*,嚴菊媛,劉 燕
(福建師范大學生命科學學院,福建省發(fā)育與神經(jīng)生物學重點實驗室,福州 350117)
對生長在福州地區(qū)的高榕進行長期追蹤觀察,發(fā)現(xiàn)高榕榕果內(nèi)僅生活著Eupristinaaltissima和Eupristinasp.榕小蜂,前者為高榕的傳粉小蜂,后者無傳粉行為,兩者雌蜂之間在體色、觸角、花粉袋和花粉刷等部位存在細微的差異,而兩者雄蜂之間無形態(tài)差異。通過克隆福建地區(qū)5個樣地的高榕榕果內(nèi)收集到的E.altissima和Eupristinasp.榕小蜂,以及細葉榕的傳粉小蜂Eupristinaverticillata(外群)的Cytb及COI基因,并進行堿基組成及遺傳距離分析,用鄰接法構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹,分析兩榕小蜂群體之間的遺傳進化關(guān)系,結(jié)果顯示:(1)榕小蜂COI及Cytb序列堿基組成中A+T的含量(Cytb序列中A+T=75.3%,COI序列中A+T=75.5%)顯著高于G+C,符合膜翅目昆蟲線粒體基因堿基組成特征。(2)對兩群體小蜂進行遺傳距離分析顯示,Cytb序列中E.altissima和Eupristinasp. 群體內(nèi)各樣本之間的平均遺傳距離分別為0.0092和0.0030,而E.altissima與Eupristinasp. 群體間的平均距離為0.1588;COI序列中E.altissima與Eupristinasp. 群體內(nèi)各樣本之間的平均遺傳距離分別為0.0065和0.0205,而二者群體間的平均遺傳距離為0.1043,表明兩者群體間的遺傳距離明顯大于各自群體內(nèi)各樣本間的遺傳距離。統(tǒng)計GenBank中下載的6個屬34種榕小蜂Cytb序列的種間遺傳距離為0.0811—0.1723,6個屬28種榕小蜂COI序列的種間遺傳距離為0.0939—0.1986。由此認為E.altissima和Eupristinasp.之間的遺傳距離差異已經(jīng)達到了種間水平,即E.altissima與Eupristinasp.為兩個不同的種。(3)在形態(tài)上,兩種小蜂的雌蜂之間有微小差異,而二者雄蜂之間無差異,但Cytb與COI序列分析結(jié)果一致表明:E.altissima與Eupristinasp.雄蜂之間,以及二者雌蜂之間的遺傳距離均差異顯著,表明形態(tài)變異滯后于基因變異。雌蜂在表型上進化快于雄蜂,可能是由于雌蜂羽化后從榕果出飛,受到外界環(huán)境因素的影響較大,且兩種雌蜂在傳粉功能上存在差異,故二者之間的形態(tài)差異較大,而雄蜂壽命短,又終生生活在黑暗封閉、環(huán)境變化相對恒定的榕果內(nèi),兩種雄蜂在行為上不存在差異,故二者表型變異較為緩慢。E.altissima和Eupristinasp.小蜂對宿主的專一性不強,在榕-蜂協(xié)同進化過程中,可能發(fā)生過宿主轉(zhuǎn)移事件。
高榕;高榕傳粉小蜂;DNA條形碼;遺傳結(jié)構(gòu);Cytb;COI
高榕(FicusaltissimaBlume)隸屬于??崎艑伲菩弁?,常綠喬木,高可達30m。榕果成對腋生,橢圓狀或卵圓形,幼時包藏于早落的風帽狀苞片內(nèi),無柄,成熟時紅色或帶黃色。高榕原產(chǎn)于印度、尼泊爾、緬甸、泰國、馬來西亞、印度尼西亞、菲律賓等地區(qū),在我國主要分布于海南、廣西、四川、云南南部至中部等地[1- 2]。1981年Nair等人首次報道了印度地區(qū)的高榕榕果中的傳粉小蜂為Eupristinaaltissima[3],但未發(fā)現(xiàn)Eupristinasp. 的存在。引種到美國的弗羅里達州栽培的高榕,其傳粉小蜂亦為E.altissima,同樣在該地的高榕榕果內(nèi)未發(fā)現(xiàn)Eupristinasp.[4- 6]。高榕在中國引種栽培的歷史悠久,在長江以南地區(qū),高榕作為行道樹而廣為栽培。2003年谷海燕等發(fā)現(xiàn)云南西雙版納地區(qū)的高榕榕果內(nèi)有23種非傳粉小蜂,以及兩種傳粉小蜂:E.altissima和Eupristinasp.,兩者差異主要體現(xiàn)在體色和觸角索節(jié)數(shù)量的不同[7];2008年彭艷瓊等對這兩種小蜂的傳粉效率進行了比較,發(fā)現(xiàn)Eupristinasp.幾乎沒有傳粉能力,在形態(tài)上Eupristinasp. 無傳粉小蜂所特有的花粉刷,且花粉筐極度退化[8]。目前未發(fā)現(xiàn)兩種小蜂的雄蜂在形態(tài)上存在差異。本實驗室自2005年至2012年間對生長在福建地區(qū)的高榕進行長期的追蹤觀察,結(jié)果表明,福建高榕榕果中只有兩種小蜂:即Eupristinaaltissima和Eupristinasp.,而無其他種類的非傳粉小蜂,本實驗擬利用分子標記技術(shù),揭示高榕榕果內(nèi)這兩個形態(tài)高度相似,功能性行為迥異的小蜂種群之間的遺傳進化關(guān)系。
2003年,加拿大的Hebert教授以鱗翅目昆蟲為研究對象,提出了用基因片段來區(qū)分物種的DNA條形碼技術(shù)(DNA barcoding)[9]。DNA條形碼技術(shù)是用短的DNA片段對物種進行識別和鑒定的分子生物學技術(shù)。線粒體細胞色素b(Cytb)和細胞色素c氧化酶亞基I(COI)是廣泛應(yīng)用于動物物種鑒定的DNA條形碼[10- 13]。線粒體Cytb與COI基因具有進化速度適中,序列沒有內(nèi)含子,很少存在插入和缺失的特點,且在細胞內(nèi)為多拷貝能很容易地利用引物擴增,是進行物種鑒定的優(yōu)秀標記基因[14- 15]。近年,Cytb與COI基因被廣泛運用于榕小蜂與榕樹的系統(tǒng)演化[16- 17]、榕小蜂新種和隱種的發(fā)現(xiàn)[18- 20]、榕小蜂宿主特異性分析[21- 22]及榕小蜂雄性多型鑒定[23]等的相關(guān)研究中。
本文通過克隆高榕榕果內(nèi)的Eupristinaaltissima和Eupristinasp.榕小蜂,以及細葉榕(Ficusmicrocarpa)榕果的傳粉小蜂Eupristinaverticillata(外群)的COI和Cytb基因,并與通過GenBank下載的榕小蜂科(Agaonidae)榕小蜂的COI和Cytb序列進行系統(tǒng)發(fā)育樹的構(gòu)建,探討共存于高榕榕果內(nèi)的兩種榕小蜂之間的遺傳關(guān)系,并進一步推測它們可能的遺傳進化模式。
1.1 實驗材料
實驗中所涉及的實驗材料及采集樣地見表1。
表1 實驗材料、樣本代碼及采集樣地
“-”表示無此樣本
1.2 實驗方法
1.2.1 實驗樣本的采集與保存
將野外采集處于雄花期即將出蜂的高榕和細葉榕榕果帶回到實驗室,利用單果收蜂的方法[24]收集榕小蜂。在解剖鏡下,對出飛的雌蜂形態(tài)進行觀察和鑒定,收集單個榕果內(nèi)出飛的雌蜂為單一種類(E.altissima與Eupristinasp.兩種小蜂僅存在一種)的榕果內(nèi)的雌、雄蜂,分別存放在含95%乙醇溶液的1.5 mL的離心管中,使小蜂迅速死亡,貼上標簽,置于4 ℃保存。為了保證保存液始終為高濃度的乙醇,在保存期間要定期更換乙醇。
1.2.2 基因組DNA的提取及目的基因的擴增
取95%酒精下儲存的榕小蜂樣品用酚氯仿抽提法進行基因組DNA提取。對提取的基因組DNA進行目的片段的PCR擴增。擴增引物如下:
COI-F 5′CAACATTTATTTTGATTTTTTGG3′
COI-R 5′TCCAATGCACTAATCTGCCATATTA3′
Cytb-F 5′TATGTACTACCATGAG GACAAATATC3′
Cytb-R 5′ATTACACCTCCTAATTTATTAGGAAT3′
COI基因擴增條件為:94 ℃預變性3 min;94 ℃變性30 s,54℃退火30 s,72℃延伸40 s(34個循環(huán));72 ℃延伸7 min。Cytb基因擴增條件為:94 ℃預變性4 min;94 ℃變性30 s,57 ℃退火60 s,72 ℃延伸60 s (35個循環(huán));72 ℃延伸5 min。
對PCR擴增的產(chǎn)物直接進行測序,所有PCR產(chǎn)物均送至生工生物公司進行測序。將測序所得序列上傳GenBank上。
1.2.3 序列比對和系統(tǒng)發(fā)育樹的建立
測序結(jié)果利用CLUSTAL X 1.83進行序列比對,BioEdit 3.3校正比對結(jié)果,用MEGA4.0軟件進行實驗樣本序列間的堿基替換機堿基組成分析,并用Mega4.0軟件中的鄰接(Neighbor-Joining NJ)法對COI和Cytb序列建立系統(tǒng)發(fā)育樹并進行分析。
2.1 Cytb與COI基因序列分析
2.1.1 Cytb基因片段堿基組成分析
采用Mega4.0軟件,對E.altissima和Eupristinasp.小蜂(20個樣本)校準后的371 bp序列進行堿基組成分析,結(jié)果表明:Cytb基因序列中,不變位點317個,變異位點52個,簡約信息位點47個,自裔位點5個,變異性為14.0%。
T,C,A,G四種堿基的平均含量分別為41.5%,14.9%,33.8%,9.8%,A+T的含量為75.3%,而G+C的含量為24.7%,A+T的相對含量明顯高于G+C的含量,這是膜翅目昆蟲線粒體基因序列的共同特點。
Cytb密碼子不同位點的核苷酸頻率及堿基替換情況見表2,由表2可知,在密碼子的各個位點上A+T含量均偏高,尤其在第二位點上A+T的含量高達85.4%,偏向最為明顯,其中T的使用最為頻繁達到46.7%,反映出Cyt b 基因在密碼子使用上具有偏向性。E.altissima和Eupristinasp.小蜂的Cytb基因序列上核苷酸的轉(zhuǎn)換數(shù)(si)大于顛換數(shù)(sv)。密碼子第二位點的轉(zhuǎn)換和顛換發(fā)生的頻率明顯高于第一、三位點。
表2 Cytb密碼子不同位點的堿基頻率及堿基替換
2.1.2 COI基因的堿基組成分析
用Mega4.0軟件對E.altissima和Eupristinasp.小蜂(17個樣本)校準后的501bp序列進行堿基組成分析,結(jié)果表明:COI基因序列中,不變位點434個,變異位點60個,簡約信息位點55個,自裔位點4個,變異性為12.0%,與Cytb序列的變異性(14.0%)相似。
A,T,G,C的平均含量分別為32.4%,43.0%,15.9%,8.7%,A+T的含量為75.5%,G+C含量為24.5%,A+T的含量明顯高于G+C的含量,符合膜翅目昆蟲線粒體基因序列的共同特點。
COI密碼子不同位點的核苷酸頻率及堿基替換統(tǒng)計見表3,表中可知,與Cytb序列相似COI序列密碼子的各個位點上A+T含量均偏高,第一位點A+T的含量為85.3%,A+T偏向尤為明顯,其中T的使用最為頻繁為44.5%。說明COI基因在密碼子使用上也具有偏向性。E.altissima和Eupristinasp.小蜂COI基因序列上核苷酸顛換數(shù)(sv)大于轉(zhuǎn)換數(shù)(si)。密碼子第一位點的轉(zhuǎn)換和顛換發(fā)生的頻率明顯高于第二、三位點。
表3 COI密碼子各堿基頻率及堿基替換
2.2 Cytb及COI序列遺傳距離分析
2.2.1 Cytb基因遺傳距離分析
用Mega4.0軟件中對Eupristina屬小蜂Cytb序列計算K2P遺傳距離計算,結(jié)果表明:E.altissima10個樣本之間的遺傳距離為0—0.0287,平均遺傳距離為0.0092;Eupristinasp. 10個樣本之間的的遺傳距離為0—0.0055,平均遺傳距離為0.0030,表明同種個體之間遺傳距離差異小,而E.altissima與Eupristinasp.之間的遺傳距離為0.1527—0.1678,平均距離為0.1588,表明E.altissima與Eupristinasp.之間的遺傳距離明顯大于它們各自個體之間的遺傳距離。
E.altissima雌蜂樣本間的遺傳距離為0,雄蜂樣本之間的遺傳距離為0.0000—0.0287,平均遺傳距離為0.0157;Eupristinasp.雌蜂樣本中除了旗山采集的樣本與別的樣本之間的遺傳距離為0.0055,其余各樣本之間的遺傳距離都為0;雄蜂樣本中除了倉山采集的樣本與別的樣本之間的遺傳距離為0.0055,其余樣本之間的距離都為0。兩種小蜂的雌蜂之間的遺傳距離在0.1582—0.1587之間,平均遺傳距離為0.1586,兩種雄蜂之間的遺傳距離為0.1527—0.1678,平均遺傳距離為0.1590,表明E.altissima與Eupristinasp.之間,雄蜂之間Cytb遺傳距離大于雌蜂。
2.2.2 COI基因遺傳距離分析
用Mega4.0軟件中對Eupristina屬小蜂COI序列計算K2P遺傳距離計算,結(jié)果表明:E.altissima7個樣本之間的遺傳距離為0—0.0165,平均遺傳距離為0.0065;Eupristinasp. 10個樣本之間的的遺傳距離為0—0.0379,平均遺傳距離為0.0205,表明種內(nèi)個體之間遺傳距離差異較小,而E.altissima與Eupristinasp.之間的遺傳距離為0.0940—0.1149,平均距離為0.1043,表明E.altissima與Eupristinasp.之間的遺傳距離遠遠大于它們各自個體之間遺傳距離。
E.altissima雌蜂樣本間的遺傳距離為0,雄蜂樣本之間的遺傳距離為0.0020—0.0144,平均遺傳距離為0.0110;Eupristinasp.雌蜂樣本之間的遺傳距離為0—0.0102,平均遺傳距離為0.0057,雄蜂樣本之間的遺傳距離為0.0061—0.0252,平均遺傳距離為0.0139,表明種內(nèi)雄蜂個體之間的遺傳距離大于雌蜂。兩小蜂的雌蜂之間的遺傳距離在0.1015—0.1042之間,平均為0.1036,兩雄蜂之間的遺傳距離為0.0940—0.1149,平均遺傳距離為0.1052,表明E.altissima與Eupristinasp. 雄蜂之間的COI序列遺傳距離大于雌蜂。
2.3 系統(tǒng)發(fā)育樹的構(gòu)建
從GenBank上下載Eupristina屬和Blastophaga屬(作為外群)榕小蜂的Cytb和COI序列(表4),與實驗樣本一起構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹(圖1,圖2)。
表4 GeneBank中下載的相關(guān)榕小蜂序列
用Mega4.0軟件對實驗所得與GenBank中下載的榕小蜂Cytb與COI序列用NJ(Neighbor-joining)法,同時用重復抽樣1000次檢驗分子系統(tǒng)樹各分支的置信值,建立系統(tǒng)發(fā)育樹見圖1、圖2。圖中顯示,E.altissima的各樣本與Eupristinasp.各樣本各自匯聚成一支,顯示出較近的親緣關(guān)系。基于兩種分子標記序列建立的系統(tǒng)發(fā)育樹顯示出相似的拓撲結(jié)構(gòu),E.altissima與Eupristinasp.榕小蜂個體先分別匯聚成一支然后兩群體再匯聚到一起與該屬的別的種類的小蜂匯聚,最后與外群Blastophaga屬小蜂匯聚,這顯示出兩群體親緣關(guān)系較近的同時兩群體之間產(chǎn)生了變異。兩個屬及屬內(nèi)的各種小蜂都能夠明顯的區(qū)分開來,這說明Cytb與COI基因可以作為榕小蜂鑒別的分子標記。
3.1 E. altissima和Eupristina sp.小蜂之間的分子遺傳關(guān)系
本研究用線粒體Cytb及COI序列對福州地區(qū)高榕榕果內(nèi)存在的E.altissima與Eupristinasp.小蜂進行分析,Cytb序列分析顯示:E.altissima和Eupristinasp. 群體內(nèi)各樣本間的平均遺傳距離分別為0.0092和0.0030;而E.altissima與Eupristinasp. 群體間的平均距離為0.1588,表明兩者群體間的遺傳距離明顯大于各自群體內(nèi)各樣本間的遺傳距離。統(tǒng)計GenBank中下載的6個屬34種榕小蜂Cytb序列的種間遺傳距離為0.0811—0.1723,因此,Cytb序列分析表明E.altissima與Eupristinasp.為兩個不同的種。COI序列分析顯示:E.altissima7個樣本之間的平均遺傳距離為0.0065,Eupristinasp. 10個樣本之間的平均遺傳距離為0.0205;而二者之間的平均遺傳距離為0.1043,表明二者之間的遺傳距離明顯大于它們各自個體之間遺傳距離。統(tǒng)計GenBank中下載的6個屬28種榕小蜂COI序列的種間遺傳距離為0.0939—0.1986,表明E.altissima和Eupristinasp.之間的遺傳距離差異已經(jīng)達到了種間水平,因此,分子標記的實驗結(jié)果支持形態(tài)標記的鑒定結(jié)果,即E.altissima與Eupristinasp.為兩個不同的種。由于同物種的不同個體間差異小,不存在地理差異,而同屬不同種間遺傳距離的差異明顯,因此可以將本實驗序列作為分析及鑒別E.altissima與Eupristinasp.的依據(jù)。
3.2 雌、雄蜂進化速度分析
在形態(tài)上,E.altissima與Eupristinasp.的雌蜂之間有微小差異,而二者雄蜂之間無差異,但Cytb與COI序列分析結(jié)果一致表明:E.altissima與Eupristinasp.雄蜂之間的遺傳距離與二者雌蜂之間的遺傳距離接近,甚至略大于雌蜂。因此,僅比較Cytb與COI基因序列,雌、雄的進化速度是基本一致的,同時,也表明形態(tài)變異滯后于基因變異。雌蜂在表型上進化快于雄蜂,可能是由于雌蜂羽化后從榕果出飛,尋找雌花期榕果產(chǎn)卵,雌蜂在果外生活期間受到外界溫度,濕度,光照等環(huán)境因素的影響較大,尤其在傳粉行為上的差異,導致E.altissima與Eupristinasp.雌蜂之間的形態(tài)發(fā)生變異,而雄蜂終生生活在黑暗封閉、溫度和濕度都相對恒定的榕果內(nèi),且雄蜂羽化后存活壽命短。E.altissima與Eupristinasp.雄蜂之間生存周期、生活環(huán)境和活動行為的高度一致性,導致其表型變異極為緩慢。
圖1 鄰接法構(gòu)建的Eupristina屬榕小蜂Cytb基因系統(tǒng)發(fā)育樹 Fig.1 NJ dendrograms based on the Cyt b gene sequence of Eupristina fig wasps
圖2 鄰接法構(gòu)建的Eupristina屬榕小蜂COI基因系統(tǒng)發(fā)育樹 Fig.2 NJ dendrograms based on the COI gene sequence of Eupristina fig wasps
3.3 兩種小蜂可能的進化模式
段注標等對云南西雙版納地區(qū)高榕榕果中小蜂種群全年動態(tài)追蹤觀察結(jié)果表明,在4—7月間高榕的榕果只有Eupristinasp.,未見E.altissima,推測E.altissima小蜂可能發(fā)生了周期性的宿主轉(zhuǎn)移的現(xiàn)象[25]。本課題組從2005年到2012年對福州地區(qū)高榕榕果中小蜂種群全年動態(tài)追蹤觀察結(jié)果發(fā)現(xiàn),每年3—7月份生長在福州地區(qū)的高榕榕果內(nèi)沒有E.altissima和Eupristinasp.小蜂,而在8月份兩種小蜂又重新出現(xiàn),還觀察到在實驗室內(nèi)E.altissima小蜂快速進入聚果榕雌花期花序中(本實驗室未發(fā)表數(shù)據(jù)),上述觀察結(jié)果表明,兩種小蜂對宿主的專一性不強,可能易發(fā)生宿主轉(zhuǎn)移現(xiàn)象。由于E.altissima和Eupristinasp.之間的形態(tài)極為相似,推測這兩種小蜂早期可能是同一種蜂,在宿主轉(zhuǎn)移過程中發(fā)生種群分化。可能性一,Eupristinasp.原本是一種傳粉小蜂,其原宿主可能并不是高榕,由于原宿主滅絕,Eupristinasp.通過宿主轉(zhuǎn)移成功定居于高榕榕果中,高榕專一性傳粉小蜂E.altissima的存在保障了高榕的繁殖,Eupristinasp.逐漸喪失了傳粉功能,盡管Eupristinasp.不傳粉,也沒有因選擇作用而被排斥,兩種小蜂由于生活在同一個宿主內(nèi),在形態(tài)上發(fā)生了趨同進化,因而二者形態(tài)相似。另一種可能是,高榕的傳粉小蜂E.altissima通過宿主轉(zhuǎn)移定居于新宿主榕果中,由于新宿主原有的專一性傳粉小蜂行傳粉功能,保障了榕樹的繁殖,使E.altissima小蜂在新宿主榕果內(nèi)逐漸喪失了傳粉功能,而逐漸演化成為“Eupristinasp.”。Eupristinasp.可能既可寄生于新宿主榕樹,也可寄生于原宿主高榕,其雌蜂因未行傳粉作用,在形態(tài)上與傳粉相關(guān)的結(jié)構(gòu)退化或消失,而雄蜂的功能沒有改變,故形態(tài)尚未變異。
致謝:感謝福建師范大學南方生物醫(yī)學研究中心陳騏教授對本文寫作的幫助。
[1] Hill D S. Figs (Ficusspp.) of Hong Kong. Hong Kong: Hong Kong University Press, 1967.
[2] Zhang X S, Wu Z Y, Cao Z Y. Flora of China. Vol. 23, No. 1. Beijing: Science Press, 1998: 95- 97.
[3] Nair P B, Joseph M, Abdurahiman U. New fig wasps (Hymenoptera: Chalcidoidea) fromFicusaltissima. Entomology (Proceedings C), 1981, 84(2): 145- 153.
[4] McKey D. Population biology of figs: applications for conservation. Experientia, 1989, 45(7): 661- 673.
[5] Patel A, Hossaert-McKey M, McKey D. Ficus-pollinator research in India: past, present and future. Current Science, 1993, 65(3): 243- 243.
[7] Gu H Y, Yang D R, Zhang G M, Peng Y Q, Song Q S. Species of fig wasps inFicusaltissimaand their ecological characters. Chinese Journal of Ecology, 2003, 22(2): 70- 73.
[8] Peng Y Q, Duan Z B, Yang D R, Rasplus J Y. Co-occurrence of twoEupristinaspecies onFicusaltissimain Xishuangbanna, SW China. Symbiosis, 2008, 45(1/3): 9- 14.
[9] Hebert P D N, Cywinska A, Ball S L, de Waard J R. Biological identifications through DNA barcodes. Proceedings of the Royal Society of London. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, 2003, 270(1512): 313- 321.
[10] Pestano J, Brown R P, Suárez N M, Báez M. Diversification of sympatricSapromyza(Diptera: Lauxaniidae) from Madeira: six morphological species but only four mtDNA lineages. Molecular Phylogenetics and Evolution, 2003, 27(3): 422- 428.
[11] Hebert P D, Penton E H, Burns J M, Janzen D H, Hallwachs W. Ten species in one: DNA barcoding reveals cryptic species in the neotropical skipper butterflyAstraptesfulgerator. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2004, 101(41): 14812- 14817.
[12] Foster B T, Cognato A I, Gold R E. DNA-based identification of the eastern subterranean termite,Reticulitermesflavipes(Isoptera: Rhinotermitidae). Journal of Economic Entomology, 2004, 97(1): 95- 101.
[13] Ward R D, Zemlak T S, Innes B H, Last P R, Hebert P D N. DNA barcoding Australia′s fish species. Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences, 2005, 360(1462): 1847- 1857.
[14] Cao X R, Shu F Y, Zhang X R, Bi C M, Li C J, Hu J, Fang J Y. Phylogenetic relationships ofElaphodusCephalophusand threeMuntiacusspecies revealed by mitochondrial cytochrome B nucleotide sequence. Acta Zoologica Sinica, 2002, 48(1): 44- 49.
[15] Xiao J H, Xiao H, Huang D W. DNA barcoding: new approach of biological taxonomy. Acta Zoologica Sinica, 2004, 50(5): 852- 855.
[16] Herre E A, Machado C A, Bermingham E, Nason J D, Windsor D M, McCafferty S S, van Houten W, Bachmann K. Molecular phylogenies of figs and their pollinator wasps. Journal of Biogeography, 1996, 23(4): 521- 530.
[17] Su Z H, Iino H, Nakamura K, Serrato A, Oyama K. Breakdown of the one-to-one rule in Mexican fig-wasp associations inferred by molecular phylogenetic analysis. Symbiosis, 2008, 45(1/3): 73- 81.
[18] Molbo D, Machado C A, Sevenster J G, Keller L, Herre E A. Cryptic species of fig-pollinating wasps: Implications for the evolution of the fig-wasp mutualism, sex allocation, and precision of adaptation. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2003, 100(10): 5867- 5872.
[19] Xiao J H, Wang N X, Li Y W, Murphy R W, Wan D G, Niu L M, Hu H Y, Fu Y G, Huang D W. Molecular approaches to identify cryptic species and polymorphic species within a complex community of fig wasps. PLoS One, 2010, 5(11): 1- 7.
[20] Zhou M J, Xiao J H, Bian S N, Li Y W, Niu L M, Hu H Y, Wu W S, Murphy R W, Huang D W. Molecular approaches identify known species, reveal cryptic species and verify host specificity of Chinese Philotrypesis (Hymenoptera: Pteromalidae). Molecular Ecology Resources, 2012, 12(4): 598- 606.
[21] Li Y W, Zhou X, Feng G, Hu H Y, Niu L M, Hebert P D, Huang D W. COI and ITS2 sequences delimit species, reveal cryptic taxa and host specificity of fig-associatedSycophila(Hymenoptera, Eurytomidae). Molecular Ecology Resources, 2010, 10(1): 31- 40.
[22] McLeish M J, Van Noort S. Codivergence and multiple host species use by fig wasp populations of theFicuspollination mutualism. BMC Evolutionary Biology, 2012, 12(1): 1- 12.
[23] Jousselin E, van Noort S, Greeff J M. Labile male morphology and intraspecific male polymorphism in thePhilotrypesisfig wasps. Molecular Phylogenetics and Evolution, 2004, 33(3): 706- 718.
[24] Wu W S, Chen Y L, Wu X G, Zhang Y J, Zheng C F. Chalcid wasps onFicusvirensAit. Var.sublanceolata(Miq.) Corner in Fuzhou. Journal of Environmental Entomology, 2012, 34(1): 57- 62.
[25] Duan B Z, Peng Y Q, Yang D R, Xu L. Fig wasp community in the syconia ofFicusaltissima. Acta Ecologica Sinica, 2005, 25(10): 2589- 2594.
參考文獻:
[2] 張秀實, 吳征鎰, 曹子余. 中國植物志 (第二十三卷, 第一分冊). 北京: 科學出版社, 1998: 95- 97.
[7] 谷海燕, 楊大榮, 張光明, 彭艷瓊, 宋啟示. 高榕隱頭果內(nèi)寄生蜂種類及生態(tài)學特征初步觀察. 生態(tài)學雜志, 2003, 22(2): 70- 73.
[14] 曹祥榮, 束峰玨, 張錫然, 畢春明, 李朝軍, 胡均, 方箋陽. 毛冠鹿與3種麂屬動物的線粒體細胞色素b的系統(tǒng)進化分析. 動物學報, 2002, 48(1): 44- 49.
[15] 肖金花, 肖暉, 黃大衛(wèi). 生物分類學的新動向——DNA條形編碼. 動物學報, 2004, 50(5): 852- 855.
[24] 吳文珊, 陳友鈴, 伍小剛, 張彥杰, 鄭翠芳. 福州大葉榕隱頭果內(nèi)榕小蜂的分類. 環(huán)境昆蟲學報, 2012, 34(1): 57- 62.
[25] 段柱標, 彭艷瓊, 楊大榮, 徐磊. 高榕隱頭果內(nèi)小蜂群落的動態(tài)變化. 生態(tài)學報, 2005, 25(10): 2589- 2594.
ThegeneticevolutionaryrelationshipsoftwoEupristinaspeciesonFicusaltissima
CHEN Youling, SUN Lingli, WU Leilei, WU Wenshan*, YAN Juyuan, LIU Yan
ProvincialKeyLaboratoryforDevelopmentalBiologyandNeurosciences,CollegeofLifeScience,FujianNormalUniversity,Fuzhou350117,China
We observed the habits of twoEupristinaspecies living inFicusaltissima. Only two fig wasp species,EupristinaaltissimaandEupristinasp., are found to be associated with the syconia ofFicusaltissimaaround the Fuzhou area, China. The former wasp is theFicusaltissimapollinator, while the latter wasp does not have pollination behavior. Some subtle differences are found in females of both wasp species regarding body color, antennae, pollen pockets, comb of setae on the fore coax. So far, no clear characters have been found to be used for distinguishing the males of these two wasp species. To better understand the genetic relationship betweenE.altissimaandEupristinasp., we cloned the mitochondrial Cytb and COI genes derived from bothE.altissimaandEupristinasp. collected from five different locations in Fuzhou.Eupristinaverticillata, the pollinator ofFicusmicrocarpa, was used as an outgroup control. We analyzed the base composition and genetic distance of the gene sequences and constructed a neighbor-joining phylogenetic tree to investigate the genetic evolutionary relationships. The data are summarized as follows: (1) The base composition of Cytb and COI show a high adenine (A) and thymine (T) bias (Cytb, A+T=75.3%; COI, A+T=75.5%), which pattern is consistent with the typical characteristics of mitochondrial gene sequences of hymenopteran. (2) Genetic distance analyses of two wasps groups show that the average distance of the Cytb sequence within each group ofE.altissimaandEupristinasp. are 0.0092 and 0.0030, respectively, far beyond the average genetic distance betweenE.altissimaandEupristinasp. that is 0.1588; COI sequence analyses show that the average genetic distances within each group ofE.altissimaandEupristinasp. are 0.0065 and 0.0205, respectively, although the average genetic distance betweenE.altissimaandEupristinasp. is 0.1043. Thus, the genetic distance between the two groups is significantly greater than that found within each respective group. Statistic analyses of the Cytb sequences derived from 6 genera and 34 species of wasps from GenBank show that the interspecies genetic distances of the Cytb sequence are between 0.0811 and 0.1723, and the interspecies genetic distances in the COI sequences derived from 6 genera and 28 species of wasps are between 0.0939 and 0.1986. These data suggest that the genetic distance betweenE.altissimaandEupristinasp. has reached to an interspecies difference level. Therefore, our molecular marker studies support the morphological characterization, namelyE.altissimaandEupristinasp. are indeed two different species. (3) Only a slight difference is found in females between the two species regarding the morphological characteristics, and no tangible difference is found in the males. However, the data of genetic distances derived from Cytb and COI sequence analyses consistently show the significant differences between the two species regardless their genders. It is likely that the morphological differentiation lags behind the genetic differentiation and the female wasps may evolve faster than the male wasps in the phenotypic features. The females fly out from figs after the emergence, which may be significantly affected by environmental factors resulting in the morphological differentiation between the female wasps of the two species. In contrast, the male wasps of the two species live in the closed darkness syconia with constantly environment lifelong, thus, no behavior differentiation may occur along with the extremely slow events of phenotypic mutating. The host specificity ofE.altissimaandEupristinasp. is not as stringent as previously assumed. The host switching events may have occurred during the fig-wasps co-evolution process.
Ficusaltissima;Eupristinaaltissima; DNA barcoding; genetic structure; Cytb; COI
國家自然科學基金資助項目(31270440);福建省科技廳重點項目(2011N0014);福建省高等學校學科帶頭人培養(yǎng)計劃資助項目;福建師范大學生命科學學院生物學拔尖生培養(yǎng)計劃項目
2013- 05- 23;
2013- 07- 25
*通訊作者Corresponding author.E-mail: wuwenshan@126.com
10.5846/stxb201305231153
陳友鈴,孫伶俐,武蕾蕾,吳文珊,嚴菊媛,劉燕.高榕榕果內(nèi)Eupristina屬兩種榕小蜂的遺傳進化關(guān)系.生態(tài)學報,2013,33(19):6058- 6064.
Chen Y L, Sun L L, Wu L L, Wu W S, Yan J Y, Liu Y.The genetic evolutionary relationships of twoEupristinaspecies onFicusaltissima.Acta Ecologica Sinica,2013,33(19):6058- 6064.