基于微衛(wèi)星標記的蘋果綿蚜種群遺傳結(jié)構(gòu)動態(tài)

楊明明， 譚秀梅， 魏成民， 張永曉， 萬方浩,， 周洪旭*青島農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學與植物保護學院,山東省植物病蟲害綜合防控重點實驗室，山東 青島 6609; 中國農(nóng)業(yè)科學院植物保護研究所,植物病蟲害生物學國家重點實驗室，北京 0093

基于微衛(wèi)星標記的蘋果綿蚜種群遺傳結(jié)構(gòu)動態(tài)

楊明明1， 譚秀梅1， 魏成民1， 張永曉1， 萬方浩1,2， 周洪旭1*
1青島農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學與植物保護學院,山東省植物病蟲害綜合防控重點實驗室，山東 青島 266109;2中國農(nóng)業(yè)科學院植物保護研究所,植物病蟲害生物學國家重點實驗室，北京 100193

【目的】蘋果綿蚜是我國重要的入侵害蟲，對蘋果生產(chǎn)造成了嚴重危害。近年來，蘋果綿蚜擴散面積增大，危害加重。了解蘋果綿蚜入侵過程中的分子生態(tài)變化，可為該蟲的綜合防控提供依據(jù)?！痉椒ā坷梦⑿l(wèi)星標記技術(shù)，選擇6個微衛(wèi)星位點對山東省6個地區(qū)(煙臺、威海、青島、濰坊、聊城、泰安)2012—2015年蘋果綿蚜種群遺傳結(jié)構(gòu)變化規(guī)律進行分析?！窘Y(jié)果】2012—2015年，山東省6個地區(qū)的蘋果綿蚜遺傳多樣性隨時間推移逐漸降低。其中,2012年的遺傳多樣性極顯著高于2013—2015年；2013—2015年之間雖然差異不顯著，但隨時間推移，等位基因觀測值(Na)和期望雜合度(He)等遺傳多樣性指數(shù)有逐漸降低的趨勢。通過無限等位基因模型、雙相突變模型和逐步突變模型分析發(fā)現(xiàn)，6個地區(qū)的蘋果綿蚜均經(jīng)歷了瓶頸效應(yīng)，是遺傳多樣性降低的主要原因。對6個微衛(wèi)星位點分析發(fā)現(xiàn)，Erio20、 Erio75和Erio78擴增到的蘋果綿蚜等位基因數(shù)量以及這3個位點的多樣性指數(shù)隨時間推移逐漸降低。【結(jié)論】Erio20、 Erio75和Erio78是引起蘋果綿蚜遺傳多樣性降低的主要多態(tài)位點。蘋果綿蚜可能進化出了“超級克隆”基因型，因此，其可在我國適應(yīng)不同生態(tài)環(huán)境并增大擴散范圍。

蘋果綿蚜； 入侵害蟲； 微衛(wèi)星； 遺傳多樣性； 動態(tài)

蘋果綿蚜Eriosomalanigerum(Hausmann)，別名綿蚜、血色蚜蟲、赤蚜、白毛蟲，屬半翅目癭綿蚜科綿蚜屬，是一種重要的世界檢疫性害蟲，也是我國重要的入侵生物之一(郭小俠等,2011; 賀春玲等,2004; 王興亞等,2011; 吳海軍等,2007; Ruiz-Montoyaetal.,2015)。蘋果綿蚜通常聚集在蘋果樹剪鋸口和傷口、樹皮的裂縫、新梢葉腋、果枝頂部、果柄、果實梗洼和萼洼處以及淺根部進行刺吸危害，降低果實的品質(zhì)與產(chǎn)量，嚴重威脅蘋果生產(chǎn)(王西存等,2011; Ateyyat & Alantary,2009; Havilletal.,2006; Kelmetal.,2004; Nicholasetal.,2005)。20世紀五六十年代，我國通過連續(xù)施用藥劑、釋放天敵日光蜂Phelinusmali(Haldeman)和種植抗性品種等措施，將蘋果綿蚜控制在了較低水平，但自90年代中期開始，蘋果綿蚜又在我國進一步擴散蔓延 (Ateyyat & Alantary,2010)，呈現(xiàn)自東向西擴大危害的態(tài)勢。近年來，該蟲已傳到江蘇(趙增鋒,2012)、河北(張福芹,2002)、天津(Zhouetal.,2013)、山西(董錦花等,2008)、河南(李定旭等,2003)、新疆等地(王樸等,2007; 于江南等,2008)，并且在新疫區(qū)危害日趨嚴重。

生物為了生存而適應(yīng)環(huán)境，種群遺傳多樣性和等位基因分布可能隨著環(huán)境因素的變化而變化，因此，遺傳多樣性能夠反應(yīng)生物對環(huán)境變化的適應(yīng)能力(段云,2013)。隨著分子生物學在昆蟲學中的應(yīng)用日趨廣泛，遺傳多樣性在農(nóng)業(yè)害蟲防治中發(fā)揮了重要作用。近年來，全球環(huán)境條件發(fā)生較大變化，害蟲遺傳動態(tài)規(guī)律成為研究熱點。Lavanderoetal.(2009)以智利中部的27個蘋果綿蚜種群為研究對象，發(fā)現(xiàn)8對微衛(wèi)星引物對蘋果綿蚜均具有多態(tài)性，每個位點含3～11個等位基因，觀測雜合度為0.41～0.93，證明8對微衛(wèi)星引物可用于蘋果綿蚜種群遺傳研究。Zhouetal.(2015)通過微衛(wèi)星標記中國24個蘋果綿蚜種群，發(fā)現(xiàn)山東、遼寧和鄰近地區(qū)的19個蘋果綿蚜種群具有相似的遺傳多樣性和遺傳結(jié)構(gòu)，形成一個不同于云南和新疆的龐大的隨機交配種群。Timmetal.(2005)運用擴增片段長度多態(tài)性(amplified fragment length polymorphism，AFLP)手段對南非蘋果綿蚜孤雌生殖種群的遺傳結(jié)構(gòu)及遺傳多樣性進行研究，發(fā)現(xiàn)蘋果綿蚜種群表現(xiàn)低水平的遺傳變異。然而，有關(guān)蘋果綿蚜遺傳結(jié)構(gòu)動態(tài)的報道較少。

本文利用微衛(wèi)星標記(simple sequence repeat，SSR)技術(shù)，研究山東省6個地區(qū)蘋果綿蚜2012—2015年遺傳多樣性變化情況，以期為該蟲的綜合防控提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 蘋果綿蚜樣本采集

于2012年7月、2013年7月、2014年8月、2015年8月，在山東省青島市、聊城市、煙臺市、濰坊市、泰安市、威海市6個地區(qū)采集蘋果綿蚜成蟲。將采集到的24個種群共412個蘋果綿蚜樣本放入離心管中，浸泡在100%無水乙醇中，在-20 ℃冰箱中保存待用。

1.2 蘋果綿蚜DNA提取

蘋果綿蚜DNA提取參照Sunnucks & Hales (1996)和Weir & Cockerham (1984)的方法，稍有改動。先將單頭蘋果綿蚜放入0.2 mL離心管中，加入10 μL裂解液(0.45% Tween-20、pH=8.4的0.45% NP-40、10 mmol·L-1Tris-HCl、50 mmol·L-1KCl)，用10 μL封口槍頭將蘋果綿蚜研磨碎，再加入90 μL裂解液。65 ℃溫浴15 min，95 ℃加熱10 min后，儲存于-20 ℃以下備用。

1.3 SSR的PCR擴增、電泳及檢測

SSR的PCR所用引物(表1)設(shè)計參照Lavanderoetal. (2009)的方法。反應(yīng)體系(13 μL)：10×Buffer (+Mg2+) 1.30 μL，dNTPs 1.04 μL，上、下游引物分別0.26 μL，ddH2O 7.94 μL，Taq酶(PC1100，Solarbio，5 U·μL-1) 0.2 μL，模板2 μL。反應(yīng)程序：94 ℃預變性4 min；94 ℃變性30 s，50～60 ℃復性45 s，72 ℃延伸1 min，共35個循環(huán)；最后72 ℃ 7 min。PCR產(chǎn)物用1%瓊脂糖凝膠電泳分離，經(jīng)溴化乙錠染色后在紫外凝膠成像儀上觀察，選取電泳效果好的產(chǎn)物送上海生物工程有限公司進行STR(short tandem repeat)檢測。

1.4 數(shù)據(jù)處理

利用軟件Popgene (version 1.32)計算每個種群的等位基因觀測值(number of alleles observed，Na)、等位基因有效值(number of effective alleles，Ne)、期望雜合度(expected heterozygosity，He)和Nei′s期望雜合度(Nei′s expected heterozygosity,Nei)，并對成對種群遺傳分化指數(shù)FST與基因流情況Nm進行分析。其中，基因流根據(jù)公式Nm=(1/FST-1)/2計算得出(Yehetal.,1999)；利用FSTAT 2.9.3.2 計算各個種群的基因多樣性(heterogeneous stock,Hs)和等位基因豐富度(allelic richness,Ar)(Franksetal.,2010)；利用GENEPOP v3.4計算群體間的遺傳分化指數(shù)FST(Weir & Cockerham,1984)；利用BOTTLENECK檢驗偏離突變—漂流平衡(Cornuet & Luikart,1996)，通過3個突變模型(雙相突變模型、無限等位基因模型和逐步突變模型)檢測不同支系的每個種群是否存在瓶頸效應(yīng)。雙相突變模型默認參數(shù)設(shè)置為30%來自無限等位基因模型與70%來自逐步突變模型。利用軟件STRUCTURE (Pritchardetal.,2000)對所有種群進行貝葉斯聚類分析，進行2萬次的burn-in和5萬次的MCMC (Markov Chain Monte Carlo)運算。分析時，從1到20共計算20個K值，每個K值重復6次；利用Evanno (2005)的方法計算分組數(shù)ΔK。

表1 蘋果綿蚜的6個SSR位點及其對應(yīng)的引物序列信息Table 1 Information of six SSR E. lanigerum loci and their primer sequences

2 結(jié)果與分析

2.1 山東省6個地區(qū)蘋果綿蚜種群的遺傳多樣性

由圖1可以看出，隨著時間推移，6個地區(qū)的蘋果綿蚜遺傳多樣性指數(shù)均表現(xiàn)逐漸降低的趨勢。在P<0.05水平上，泰安、聊城種群的Na和Ne無顯著差異，泰安種群2012年的其他遺傳多樣性指數(shù)均顯著高于2013—2015年，聊城種群2012和2013年的其他遺傳多樣性指數(shù)均顯著高于2014—2015年；威海和青島種群的Na和Ne也無顯著差異，且2個地區(qū)蘋果綿蚜種群2012年的其他遺傳多樣性指數(shù)均顯著高于2013—2015年；濰坊種群的Ne無顯著差異，2012年的Na、Hs、He和Nei值均顯著高于2013—2015年，2012—2013年的Ar顯著高于2014—2015年；煙臺種群的Na無顯著差異，2012—2014年的Ar顯著高于2015年，2012年其他遺傳多樣性指數(shù)均顯著高于2013—2015年。總體而言，6個地區(qū)蘋果綿蚜2012年的遺傳多樣性顯著高于2013—2015年。

2.2 山東省6個地區(qū)蘋果綿蚜種群的遺傳分化

對6個地區(qū)蘋果綿蚜不同年份種群間遺傳分化指數(shù)FST進行顯著性(P<0.05)分析(表2)可知，2012年煙臺種群FST與其他種群具有顯著差異，其余種群間差異均不顯著；2013年威海與煙臺種群、威海與濰坊種群、威海與泰安種群FST差異顯著，其余種群間差異均不顯著；2014—2015年6個地區(qū)蘋果綿蚜種群的FST均沒有顯著差異。種群間的基因流結(jié)果顯示，2012—2015年6個地區(qū)間Nm的范圍分別為0.594～1.012、0.902～1.004、0.931～1.005、1.000～1.005，其中，2012年的基因流變化范圍最大。這說明蘋果綿蚜種群在不同地區(qū)間沒有遺傳分化，基因流水平基本一致。

2.3 山東省6個地區(qū)蘋果綿蚜種群遺傳動態(tài)

分別對不同地區(qū)不同年份蘋果綿蚜的瓶頸效應(yīng)進行檢測(表3)，發(fā)現(xiàn)在無限等位基因模型、雙相突變模型和逐步突變模型下，泰安蘋果綿蚜種群2014和2015年均表現(xiàn)顯著的雜合度過剩(威爾克克森檢測P<0.05)；威海和濰坊種群2012、2014和2015年在3個模型下都表現(xiàn)顯著的雜合度過剩，2013年在無限等位基因模型和雙相突變模型下表現(xiàn)顯著的雜合度過剩；煙臺種群2012和2015年在3個模型下都表現(xiàn)顯著的雜合度過剩；青島種群2015年在3個模型下均表現(xiàn)顯著的雜合度過剩， 2012—2014年在無限等位基因模型和雙相突變模型下均表現(xiàn)顯著的雜合度過剩；聊城種群2014年在3個模型下均表現(xiàn)顯著的雜合度過剩， 2012年在無限等位基因模型和雙相突變模型下表現(xiàn)顯著的雜合度過剩，2013年在無限等位基因模型下表現(xiàn)顯著的雜合度過剩?？傊?012—2015年蘋果綿蚜6個地理種群均經(jīng)歷了不同程度的瓶頸效應(yīng)。

A:泰安市；B:聊城市；C：威海市；D：青島市；E：濰坊市；F：煙臺市。Na：等位基因觀測值；Ne：等位基因期望值；He：期望雜合度；Hs：基因多樣性；Ar：等位基因豐富度；Nei：Nei′s 期望雜合度。同種顏色柱上不同字母表示不同年份間差異顯著(P<0.05)。A: Taian City; B: Liaocheng City; C: Weihai City; D: Qingdao City; E: Weifang City; F: Yantai City. Na: Number of alleles observed; Ne: Number of effective alleles; He: Expected heterozygosity; Hs: Heterogeneous stock; Ar: Allelic richness; Nei: Nei′s expected heterozygosity. Different letters on the column with the same color indicate significant differences among different years.圖1 山東省2012—2015年6個地區(qū)蘋果綿蚜種群多樣性指數(shù) Fig.1 The genetic diversity of E. lanigerum in six areas of Shandong Province during 2012-2015

表2 2012—2015年山東省6個地區(qū)蘋果綿蚜成對遺傳分化指數(shù)FST(對角線下方)與基因流情況Nm(對角線上方)Table 2 Pairwise FST matrix (below diagonal) and gene flow Nm (above diagonal) of E. lanigerum population in six areas of Shandong Province during 2012-2015

TA:泰安市；LC:聊城市；WH:威海市；QD:青島市；WF:濰坊市；YT:煙臺市。粗體的數(shù)字表示差異顯著(P<0.05)?；蛄鞲鶕?jù)公式Nm=(1/FST-1)/2計算得出。

TA: Taian City; LC: Liaocheng City; WH: Weihai City; QD: Qingdao City; WF: Weifang City; YT: Yantai City. Bold numbers indicate significant differences (P<0.05). Gene flow is calculated according to formulaNm=(1/FST-1)/2.

表3 采用IAM、TPM和SMM 3個模型對種群內(nèi)雜合度過剩的檢測Table 3 Within-population tests for heterozygosity excess according to the IAM, TPM and SMM models

IAM:無限等位基因模型;TPM:雙相突變模型;SMM:逐步突變模型。粗體的數(shù)字表示雜合度過剩顯著(P<0.05)。

IAM： Infinite allele model; TPM: Two-phased model of mutation; SMM: Stepwise mutation model. Bold numbers indicate significant heterozygosity excess (P<0.05).

如圖2所示，當K=4時,ΔK為最大值，在STRUCTURE軟件聚類分析中，最佳分組數(shù)K=4。通過STRUCTURE軟件分析表明， 2012年6個地區(qū)主要為紅色和綠色，應(yīng)聚為一類，2013—2015年6個地區(qū)比較相近，主要為藍色和黃色，應(yīng)聚為一類(圖3)，與遺傳多樣性分析結(jié)果一致。

對6個地區(qū)蘋果綿蚜不同位點不同年份等位基因的遺傳多樣性變化進行顯著性分析(表4)，發(fā)現(xiàn)E20、E75和E78 3個位點變化明顯。2012—2015年E20位點的雜合度水平隨時間推移表現(xiàn)降低的趨勢。在P<0.05水平上，E20擴增的等位基因中，2012年的Ar、He和Nei均顯著高于2013—2015年，且2013和2014年的值顯著高于2015年。2012年E75和E78的Ar、He和Nei也均顯著高于2013—2015年，2013—2015年之間的差異均不顯著?？傮w而言，2012—2015年蘋果綿蚜在E20、E75和E78 3個位點的遺傳多樣性隨時間推移表現(xiàn)逐漸降低的趨勢。

圖2 ΔK值的散布圖Fig.2 Scatter plots of ΔK

1、7、13、19：泰安市；2、8、14、20：聊城市；3、9、15、21：威海市；4、10、16、22：青島市；5、11、17、23：濰坊市；6、12、18、24：煙臺市。 1，7，13，19： Taian City; 2,8,14,20: Liaocheng City; 3,9,15,21: Weihai City; 4,10,16,22: Qingdao City; 5,11,17,23: Weifang City; 6,12,18,24: Yantai City.圖3 基于STRUCTURE軟件的2012—2015年山東省6個地區(qū)蘋果綿蚜種群的貝葉斯聚類分析(K=4)Fig.3 Bayesian clustering analysis of E. lanigerum populations during 2012-2015 using STRUCTURE

表4 2012—2015年蘋果綿蚜不同位點的遺傳多樣性Table 4 The genetic diversity of E. lanigerum using different loci during 2012-2015

Na:等位基因觀測值；Ne:等位基因期望值；Hs:基因多樣性；He:期望雜合度；Ar:等位基因豐富度；Nei:Nei′s 期望雜合度。同列數(shù)據(jù)后不同字母表示同個位點在不同年份間差異顯著(P<0.05)。

Na: Number of alleles observed; Ne: Number of effective alleles; Hs: Heterogeneous stock; He: Expected heterozygosity; Ar: Allelic richness; Nei: Nei′s expected heterozygosity. Different letters in the same column indicate significant differences among different years at the same locus (P<0.05).

3 討論

蘋果綿蚜對環(huán)境表現(xiàn)出廣泛適應(yīng)性，在傳入后經(jīng)歷了嚴重的瓶頸效應(yīng)，進化出“超級克隆(super clone)”種群(Zhouetal.,2015)。本文通過分析蘋果綿蚜4年間的遺傳多樣性，發(fā)現(xiàn)2012—2015年6個地區(qū)蘋果綿蚜種群的遺傳多樣性有降低趨勢，且均經(jīng)歷了瓶頸效應(yīng)。遺傳多樣性降低不利于生物入侵(Figueroaetal.,2005; Tsutsuietal.,2000)。Tsutsuietal.(2000)通過微衛(wèi)星對阿根廷螞蟻Linepithemahumile(Mayr)的遺傳變異進行研究，發(fā)現(xiàn)阿根廷螞蟻經(jīng)過瓶頸效應(yīng)后能成功入侵新的領(lǐng)地。Figueroaetal.(2005)對入侵智利的麥長管蚜Sitobionavenae(Fabricius)種群研究發(fā)現(xiàn)，入侵智利的麥長管蚜種群遺傳多樣性降低，可能是種群在初傳入后經(jīng)歷了嚴重瓶頸效應(yīng)，進化出“超級克隆”基因型，增強了對環(huán)境的適應(yīng)能力。因此，筆者認為，蘋果綿蚜在我國可能進化出了“超級克隆”基因型。Zhouetal.(2015)通過微衛(wèi)星研究發(fā)現(xiàn)，我國北方8個省份主要蘋果種植區(qū)的蘋果綿蚜種群形成一個不同于云南和新疆的單一的“supercolony”。 因此，蘋果綿蚜傳入我國一個世紀以來，經(jīng)過長期的環(huán)境適應(yīng)，為增強其生態(tài)適應(yīng)能力，出現(xiàn)了超級克隆大種群，這可能是近十幾年來蘋果綿蚜再次大暴發(fā)并擴散蔓延的原因之一。

蘋果綿蚜遺傳多樣性的降低與E20、E75和E78 3個位點的變化有關(guān)。在遺傳距離的分析中，同一年份中6個地區(qū)種群的遺傳距離差異均不顯著。E20、E75和E78 3個位點遺傳多樣性變化規(guī)律與蘋果綿蚜遺傳多樣性隨時間的變化規(guī)律一致：2012年E20、 E75和E78 3個位點的遺傳多樣性指數(shù)顯著高于2013—2015年，而其他3個位點(E3、E25和E72)的遺傳多樣性指數(shù)隨時間變化沒有明顯增減趨勢。因此，在蘋果綿蚜遺傳多樣性變化中，E20、E75和E78 3個位點起關(guān)鍵性作用，可能與這3個位點的近緣連鎖基因有關(guān)，這需要進一步研究。

此外，日光蜂是蘋果綿蚜的重要內(nèi)寄生蜂(周洪旭等，2010)?；谖⑿l(wèi)星標記研究蘋果綿蚜和日光蜂的不同地理種群，發(fā)現(xiàn)蘋果綿蚜入侵途徑與日光蜂擴散途徑基本一致(Zhouetal.,2014a,2014b)，二者之間可能存在一定的協(xié)同進化關(guān)系。因此認為，蘋果綿蚜遺傳多樣性的降低還可能與其專性寄生蜂日光蜂田間寄生作用有關(guān)，這種內(nèi)在關(guān)系尚需進一步研究。

董錦花, 程斌, 陸俊姣, 馬瑞燕, 2008. 檢疫性害蟲蘋果綿蚜在山西發(fā)生危害的調(diào)查與研究. 山西大學學報(自然科學版), 28(2): 156-158.

段云, 2013. 中國麥紅吸漿蟲不同地理種群的遺傳結(jié)構(gòu)及遺傳多樣性研究. 博士學位論文. 北京： 中國農(nóng)業(yè)科學院.

郭小俠, 崔俊鋒, 陳川, 石勇強， 2011. 蘋果綿蚜風險分析和風險管理. 北方園藝 (13): 135-136.

賀春玲, 田海燕, 毛永珍， 2004. 我國蘋果綿蚜發(fā)生及防治研究進展. 陜西林業(yè)科技 (1): 34-38.

李定旭, 陳根強, 李文亮, 張志勇, 司雨， 2003. 河南省蘋果綿蚜發(fā)生現(xiàn)狀及其防治對策. 植物檢疫, 17(3): 149-151.王樸, 劉霞, 唐永清, 王佳武, 薛海濱, 張建軍， 2007. 伊犁蘋果綿蚜的發(fā)生與防治. 新疆農(nóng)墾科技 (1): 29.

王西存, 周洪旭, 郭建英, 萬方浩, 于毅， 2011. 蘋果綿蚜在不同寄主果園中的種群數(shù)量動態(tài)比較. 生物安全學報, 20(3): 220-226.

王興亞, 蔣春廷, 許國慶， 2011. 外來入侵種——蘋果綿蚜在中國的適生區(qū)預測. 應(yīng)用昆蟲學報, 48(2): 379-391.

吳海軍, 李友蓮, 丁三寅, 李惠萍， 2007. 入侵生物蘋果綿蚜在中國的風險性分析. 山西農(nóng)業(yè)大學學報(自然科學版), 27(4)： 368-371.

于江南, 陳衛(wèi)民, 徐毅, 柳曉玲， 2008. 伊犁河谷蘋果綿蚜生物學特性及防治. 新疆農(nóng)業(yè)科學, 45(2): 298-301.

張福芹， 2002. 蘋果綿蚜的綜合防治技術(shù). 河北林業(yè)科技 (4): 27-28.

趙增鋒， 2012. 蘋果病蟲害種類、地域分布及主要病蟲害發(fā)生趨勢研究. 博士學位論文. 保定： 河北農(nóng)業(yè)大學.周洪旭, 郭建英, 萬方浩, 于毅， 2010. 日光蜂對蘋果綿蚜的自然控制作用及其保護和利用. 植物保護學報， 37(2)： 153-158.ATEYYAT M A, ALANTARY T M, 2009. Susceptibility of nine apple cultivars to woolly apple aphid,Eriosomalanigerum(Homoptera: Aphididae) in Jordan.InternationalJournalofPestManagement, 55(1): 79-84．

ATEYYAT M A, ALANTARY T M, 2010. Population trends of woolly apple aphid,Eriosomalanigerumand its parasitoid,Aphelinusmalion two apple cultivars in Jordan.JordanJournalofAgriculturalSciences, 6(3): 333-341.

CORNUET J M, LUIKART G, 1996. Description and power analysis of two tests for detecting recent population bottlenecks from allele frequency data.Genetics, 144: 2001-2014.EVANNO G, REGNAUT S, GOUDET J, 2005. Detecting the number of clusters of individuals using the software STRUCTURE: a simulation study.MolecularEcology, 14: 2611-2620.FIGUEROA C C, SIMON J C, LE GALLIC J F, PRUNIER-LETERME N, BRIONES L M, DEDRYVER C A, NIEMEYER H M, 2005. Genetic structure and clonal diversity of an introduced pest in Chile, the cereal aphidSitobionavenae.Heredity, 95(1): 24-33.

FRANKS S J, PRATT P D, TSUTSUI N D, 2010. The genetic consequences of a demographic bottleneck in an introduced biological control insect.ConservationGenetics, 12: 201-211.HAVILL N P, MONTGOMERY M E, YU G, SHIYAKE S, CACCONE A, 2006. Mitochondrial DNA from hemlock woolly adelgid (Hemiptera: Adelgidae) suggests cryptic speciation and pinpoints the source of the introduction to eastern North America.AnnalsoftheEntomologicalSocietyofAmerica, 99: 195-203．

KELM M, LENORT M, LICZNAR M, 2004. Occurrence of woolly aphidEriosomalanigerumHausm. in different systems of apple orchards.ProgressinPlantProtection, 44(2): 809-811.LAVANDERO B， FIGUEROA C C， RAMIREZ C C， CALIGARI P D S, FUENTES-CONTRERAS E, 2009. Isolation and characterization of microsatellite loci from the woolly apple aphidEriosomalanigerum(Hemiptera: Aphididae: Eriosomatinae).MolecularEcologyResources, 9(1): 302-304.NICHOLAS A H, SPOONER-HART R N, VICKERS R A, 2005. Abundance and natural control of the woolly aphidEriosomalanigerumin an Australian apple orchard IPM program.BioControl, 50(2): 271-291．

PRITCHARD J K, STEPHENS M, DONNELLY P, 2000. Inference of population structure using multilocus genotype data.Genetics, 155: 945-959.

SUNNUCKS P, HALES D, 1996. Numerous transposed sequences of mitochondrial cytochrome oxidase I-II in aphids of the genusSitobion(Hemiptera: Aphididae).MolecularBiologyandEvolution, 13: 510-524.

TIMM A E, PRINGLE K L, WARNICH L, 2005. Genetic diversity of woolly apple aphidEriosomalanigerum(Hemiptera: Aphididae) populations in the Western Cape, South Africa.BulletinofEntomologicalResearch, 95(3): 187-191.

TSUTSUI N D, SUAREZ A V, HOLWAY D A, CASE T J, 2000. Reduced genetic variation and the success of an invasive species.ProceedingsoftheNationalAcademyofSciences, 97(11): 5948-5953. WEIR B S, COCKERHAM C C, 1984. Estimating F-statistics for the analysis of population structure.Evolution, 38: 1358-1370.YEH F C, YANG R C, BOYLE T, YE Z H, MAO J X, 1999.POPGENE,theuser-friendlysharewareforpopulationgeneticanalysis. Edmonton, Canada: Molecular Biology and Biotechnology Centre, University of Alberta.

ZHOU H X, WANG X C, YU Y, 2013. Chemical characteristics of normal, woolly apple aphid-damaged, and mechanically damaged twigs of six apple cultivars, measured in autumn wood.JournalofEconomicEntomology, 106(2): 1011-1017.

ZHOU H X, ZHANG R M, GUO D, 2014a. Two putative bridgehead populations ofAphelinusmali(Hymenoptera: Aphelinidae) introduced in China as revealed by mitochondrial DNA marker.FloridaEntomologist, 97(2): 401-405.

ZHOU H X, ZHANG R M, GUO D, 2014b. Analysis of genetic diversity and structure of two clades ofAphelinusmali(Hymenoptera: Aphelinidae) in China.FloridaEntomologist, 97(2)： 699-706.

ZHOU H X, ZHANG R M, TAN X M, TAO Y L, WAN F H, WU Q, CHU D, 2015. Invasion genetics of woolly apple aphid (Hemiptera: Aphididae) in China.JournalofEconomicEntomology, 108(3): 1040-1046.

(責任編輯:楊郁霞)

The genetic structure dynamics ofEriosomalanigerum(Hausmann) based on microsatellite markers

YANG Mingming1, TAN Xiumei1, WEI Chengmin1, ZHANG Yongxiao1, WAN Fanghao1,2, ZHOU Hongxu1*
1KeyLabofIntegratedCropPestManagementofShandongProvince,CollegeofAgronomyandPlantProtection,QingdaoAgriculturalUniversity,Qingdao,Shandong266109;2StateKeyLaboratoryforBiologyofPlantDiseasesandInsectPests,InstituteofPlantProtection,ChineseAcademyofAgriculturalSciences,Beijing100193,China

【Aim】Eriosomalanigerum, an important quarantine pest in the world, could cause serious harm to the apple tree. In recent years,E.lanigerumspread far in China and caused serious damage. Studying the molecular ecological changes during its invasion can provide basis for comprehensive control. 【Method】 We made six microsatellite markers to explore the genetic diversity dynamics ofE.lanigerumfrom six areas (Yantai, Weihai, Qingdao, Weifang, Liaocheng, Taian) in Shandong Province from 2012 to 2015. 【Result】 The genetic diversity ofE.lanigerumgradually reduced over time in all six areas. The genetic diversity in 2012 was significantly higher than in later years, and no significant differences were found from 2013 to 2015. Genetic diversity expressed as the value of gene alleles observed (Na) and expected heterozygosity (He) had a tendency to gradually reduce over time.E.lanigerumin all six areas went through the bottleneck effect, detected by analysis of IAM (infinite allele model), TPM (two-phased model of mutation) and SMM (stepwise mutation model), which mainly caused reduction of genetic diversity. The number of alleles and the genetic diversity index in microsatellite loci Erio20, Erio75 and Erio78 decreased over time. 【Conclusion】 The locus of Erio20, Erio75 and Erio78 are the main loci to cause the decrease of genetic diversity ofE.lanigerum.E.lanigerummay have evolved a "super clone" genotype to adapt to different environments in China and increase the diffusion range.

Eriosomalanigerum; invasive pest; microsatellite; genetic diversity; dynamics

2016-09-23 接受日期(Accepted)： 2016-11-21

國家自然科學基金項目(31371994)； 國家重點研發(fā)計劃(2016YFC1201200)； 國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃(“973”計劃) (2013CB127600)； 山東省“泰山學者”建設(shè)工程專項經(jīng)費資助

楊明明， 女， 碩士研究生。 研究方向： 農(nóng)業(yè)昆蟲與害蟲防治。 E-mail： 996251660@qq.com

*通信作者(Author for correspondence), E-mail: hxzhou@qau.edu.cn

10. 3969/j.issn.2095-1787.2017.02.003