农林学类论文-烟粉虱的种下变异和我国的分布现状.doc农林学类论文-烟粉虱的种下变异和我国的分布现状.doc

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农林学类论文烟粉虱的种下变异和我国的分布现状ABSTRACTBEMISIATABACIGENNADIUSISAWORLDWIDECOMPLICATEDSERIOUSINSECTPESTANDVARYCONSIDERABLYWITHBIOLOGYANDGENETICSTHETOBACCOWHITEFLYISCOMPOSEDOFMORETHAN24BIOTYPES,WHICHAREMORPHOLOGICALLYINDISTINGUISHABLEANDVARYCONSIDERABLYINTHEIRABILITYTOTRANSMITVIRUSES,BIOLOGICALPARAMETERSINRELATIONTOTEMPERATUREANDHOST,MORPHOLOGICALVARIATIONAMONGTHEIRESTERASEANDMOLECULARCHARACTERISTICSTHEREAREMORETHAN5HAPLOTYPETOBACCOWHITEFLYANDBBIOTYPEHAVEAWIDERANGINGDISTRIBUTIONINCHINAKEYWORDSBEMISIATABACI,DIVERGENCE,BIOTYPE要烟粉虱BEMISIATABACIGENNADIUS是一种全球性的灾害性害虫,其不同地理(或寄主植物)种群在形态上难以区分,在传毒能力、诱导植物生理紊乱能力、寄主植物适应性、生殖亲和性以及酶和分子标记上却有很大差异,已有24个烟粉虱种群确定了生物型,是一个正处于快速进化过程的复合种。我国烟粉虱种下变异复杂,至少有5种不同的单倍型,其中B型烟粉虱在我国分布广泛,并在多个地区暴发为害。烟粉虱,种下变异,生物型BEMISIATABACIGENNADIUS又名棉粉虱、甘薯粉虱,是热带和亚热带地区主要害虫之一(BROWNETAL,1995),自从上世纪80年代中后期成为一种全球灾害性害虫以来,许多学者对不同地理种群的形态学、生物学、系统发育、生化和分子生物学进行了研究。研究发现,烟粉虱的不同地理(或寄主植物)种群在形态上难以区分,但在传毒能力BEDFORDETAL,1994;BROWNETAL,1994、诱导植物生理紊乱能力、寄主植物适应性、生殖亲和性以及酶和分子标记上却有很大差异PERRINGETAL,1993;GUNNINGETAL,1997;DEBARROETAL,2000。烟粉虱是一个正处于快速进化过程的复合种(SPECIESCOMPLEX),甚至出现了已被描述的两个隐蔽种CRYPTICSPECIESPERRING,2001。1分类地位BEMISIATABACIGENNADIUS属同翅目,粉虱科,小粉虱属,最早报道于1889年,在希腊的烟草上采得的粉虱,命名为ALEYRODESTABACIGENNADIUS,1889。由于粉虱科昆虫在伪蛹阶段特征分化十分明显,而成虫之间形态差异却不太显著,蛹壳PUPALCASE就成为虱科昆虫在族、属和种的水平上分类所采用的主要特征。烟粉虱伪蛹的形态特征变异很大,常见的为寄主相关变异HOSTCORRELATEDVARIATION,即其形态随寄主的不同而改变闫凤鸣,国家973计划项目(G2002B111401)和国家自然科学基金30400291)1991。因此,自1889年以来,烟粉虱出现了很多的同物异名。1957年RUSSELL对烟粉虱及其相近种重新分类,将19个种名作为烟粉虱BEMISIATABACI的同物异名(RUSSELL,1957)。到1978年,烟粉虱的同物异名达到22个MOUND,1978。但是人们同时发现,在烟粉虱这个单一的分类单元中,仍有很多种群间存在着明显的生物学差异。因此,20世纪50年代产生了烟粉虱的生物型(BIOTYPE)的概念。2形态特征变异THORACICTRACHEALFOLD)的构造、位于管状孔内之舌状突起、管状孔盖瓣的形状、背盘孔、小孔、背刚毛(DORSALSETAE)的有无等。不同生物型在形态上尽管基本一致,但也可表现出一定差异。例如BELLOWS等(1994)报道,B型烟粉虱与A型相比,缺乏体前缘亚缘区刚毛ASMS4,胸气门摺、体前缘蜡缘的宽度不同。ROSSELL等(1997)亦证实,ASMS4缺乏是B型及与之亲缘关系较近的N型的特征。3寄主植物和传毒能力的变异20世纪50年代提出来的,它描述了具有明确的寄主群体和特定的传毒能力的烟粉虱种群。事实上,烟粉虱生物型的研究就是始于寄主型的探讨。发现。当19871989年证明B生物型侵入到加勒比海之后,开展了相关的观察。1990年观察到烟粉虱在多米尼加的木薯上大量发生,使人想到这个B生物型是来自古北区的。然而,WFT联体病毒还没有在南美、中美和加勒比海的木薯上发现BURBANETAL,1992。烟粉虱种群的变异BEDFORDETAL,1994。在这些研究中,评价了形态特征、寄主关系、交配的亲和性、传毒能力。许多种群是多食性的,具有传播来自古北区和新北区的WFT联体病毒的能力。ASYSTASIA生物型只寄生ASYSTASIA属的种类,只是ASYSTASIA金色花叶病毒的媒介。尼日利亚甘薯生物型寄主范围窄,传播番茄黄卷叶病毒(也门品系),但不传播其它的WFT联体病毒。这个局限性似乎直接与尼日利亚H生物型不能取食其它植物有关,而与缺少病毒媒介特性无关。类似的状况是波多黎哥的JATROPHA生物型,这种生物型在JGOSSYPIFOLIA上传播JMV,但不能传播其它的本土联体病毒,因为,它不能在其它植物种类上取食、繁殖。异,但酯酶形状和地理区域或寄主植物之间没有关联。在哥伦比亚类似研究结果有所不同,尽管形状和特定的寄主植物的种类不相关,但酯酶形状的确在特定的地理隔离区之间是不同的。这些资料证明了地理寄主型的概念,这些寄主型具有表现型和基因型区别WOOLETAL,1989。合种,尤其当结合交配研究和联体病毒烟粉虱寄主三者间互作的生物学特性的研究资料考虑时,这一事实就更加明显。烟粉虱是许多病毒病的重要传毒介体,尤以传播联体病毒组的病毒最甚,传毒种类多达40余种;其次传播长线形病毒组、香石竹病毒组和马铃薯病毒组的病毒;此外还可传播其他病毒组的病毒。这些病毒病可引致植物叶片卷曲、植株黄化或矮化和果实败育,损失惨重。B生物型传到亚热带美洲24年间,WFT联体病毒开始在十字花科和大戟科作物上流行,而在这以前这两类作物被认为不是WFT联体病毒的寄主。从19871994年WFT联体病毒流行于整个加勒比海、中美洲、东加勒比海、墨西哥和美国BEDFORDETAL,1994。在一些情况下,某些种群不能传播所有的WFT联体病毒。最具决定性的因素是烟粉虱生物型不能在病毒寄主植物上取食,而不是病毒与媒介之间不相容。例如,JMV在自然状态下由JATROPHA生物型从一个JGOSSYPIFOLIA传到另一个JGOSSYPIFOLIA上,而在实验室内通过病毒DNABIOLISTIC接种手段传到豆类植物上,结果A、B生物型都能从豆类传到豆类上。这些结果对烟粉虱与寄主的相互作用在植物联体病毒传播上起主要作用的假设提供了证据。当在烟粉虱生物型或种的问题上做结论时,不仅应该考虑寄主植物的特异性在某些种群中已经发展了,还应考虑烟粉虱是WFT联体病毒的专一昆虫媒介。4烟粉虱的生物型20世纪80年代中期烟粉虱大暴发并给农作物造成巨大损失以来,许多证据表明在烟粉虱内部会发生全球性的基因突变(RUSSELL,1957)。许多学者通过对烟粉虱各地种群的形态学、生物学特性及系统发育和生物化学和分子生物学研究后发现,这些种群在形态上难以区分,而在传毒能力、发育速度、寄主范围、蛋白质和核酸的多态性等方面有差异。到2001年,烟粉虱就有41个种群被研究报道过,其中24个种群已被赋予特定生物型,其它17个种群尚未被认定。一些种群已被多种技术分析过,而另一些仅被用12种技术分析过。一些学者曾应用特定的方法对世界范围内的多个种群进行了比较分析,如普通酯酶(EST)(BURBANETAL1992)、PERRING等(1993)的等电聚焦法(IEF)、BEDFORD1994的杂交试验、ROSELL等(1997)的形态特征比较、FROHLICH等(1999)的线粒体DNA上编码16S和编码COI序列比较、BROWN等(2000)的同功异构酶分析、DEBARRO等(2000)的核糖体DNA的间隔区RDNAITS1序列比较等。这些研究结果表明烟粉虱实际上是一个复合种(SPECIESCOMPLEX)或者是姊妹种(SIBLINGSPECIES),是一个复杂的、生物学和遗传学上变异很大的类群,由于长期地理隔离和人为干扰活动的影响,该种的不同地理种群正处于活跃的种化过程中。这个进化过程使得各个生物型开始在形态特征、生理生化和分子等许多方面都开始发生分歧。这些研究结果对烟粉虱复合种内的生物型分组提供了最有价值的信息。PERRING2001利用这些信息,将这一复合种内的生物型归纳出七个组,简述如下。41新大陆组A、C、N、R四个生物型。发现于美国西南部及墨西哥的烟粉虱种群被指定为酯酶生物型A。这个地理区域的A型原本是优势种群,直到20世纪80年代B型入侵定居后,被逐渐取代后衰退。核糖体ITS1系统发育分析表明美国西南部的A型与采于哥斯达黎加的酯酶生物型C关系接近,采于哥伦比亚的R型与A、C型亲缘关系较近,共同形成一个分支(DEBARROETAL,2000)。而利用线粒体16S和COI分子标记分析表明,采于波多黎哥细裂珊瑚油桐上的种群(酯酶生物型N)属于新大陆组(FROHLICHETAL,1999)。42全球B型B生物型(又称银叶粉虱BARGENTIFOLII)及B2生物型。区别B型与其它生物型的特征之一是它们引起的植物生理异常,包括西葫芦银叶反应和番茄的不规则成熟,这也常是B型侵入一个新区的判断指标。PERRING等(1993)通过生物学、遗传学的比较分析,认为美国加州A型与B型的区别已达到种间水平,在此基础上BELLOWS等(1994)将B型描述为一新种BEMISIAARGENTIFOLIIBELLOWSANDPERRING,并提出通用名银叶粉虱”(SILVERLEAFWHITEFLY)。但一些学者尤其是英国的学者多数仍认为B型烟粉虱只是烟粉虱的一个生物型。B型在酯酶图谱上与B型其它种群有明显差异,被定为B2型。FROHLICH等(1999)和KIRK等(2000)通过分子标记比较,推测B型起源于地中海沿岸。利用银叶反应和DNA分子标记技术鉴定结果表明,近年在我国暴发成灾的是新入侵的B型烟粉虱(罗晨等,2002;WUETAL,2002,2003)。43贝宁和西班牙组E型和西班牙的S型。E型来自西非的贝宁的单一寄主植物ASYSTASIAGANGETICALTANDERS上,并已经多种技术鉴定。与源自苏丹的L型、尼泊尔的P型较相似,都不引起银叶反应。分子系统发育分析表明,E型自成一个明显的分支,但与源自西班牙的S型关系密切。(FROHLICHETAL,1999;DEBARROETAL,2000)。44印度组BEDFORD等(1992,1994)将于1991年采自印度喀拉拉地区西瓜上的烟粉虱也赋名H型,这个种群经生测不能导致银叶反应。FROHLICH等(1999)通过线粒体16S和COI分析,将这一种群置于一个单独的组。DEBARRO等(2000)的DNA分析也发现H型与其它各型都有距离,应为单独的一支。45苏丹埃及西班牙尼日利亚组L型、埃及的未定型、西班牙的Q型和尼日利亚的J型。L型不能导致银叶反应BEDFORDETAL,1994)。DEBARRO等(2000)利用核糖体ITS1区域分析比较,发现L型与1999年采自埃及马缨丹(LANTANACAMARAL)上的种群(未知酯酶型)、1996年采自西班牙番茄上的Q型、1990年采自尼日利亚豇豆上的J型应归为一组。46土耳其海南岛韩国组M型、中国海南岛的未知型、韩国的未知型。M型于1985年采自土耳其的棉花上,具有明显不同的酯酶图谱。该型不能与B、K、D型成功杂交(BEDFORDETAL,1994),不能产生银叶反应。利用核糖体ITS1亲缘关系分析表明,M型与采自中国海南岛、韩国的二个种群可归为一支(DEBARROETAL,2000)。47澳大利亚AN型AN型为采自澳大利亚昆士兰和达尔文地区棉花上的种群,被认定为澳洲本地种群(GUNNINGETAL,1997)。虽然酯酶图谱分析显示该型与B型相似性高(GUNNINGETAL,1997),但两型间的杂交未能产生有生殖力的子代(DEBARROANDHART2000)。利用核糖体ITS1亲缘关系分析表明,采自澳大利亚的多个烟粉虱种群与世界上其它种群均有明显差别(DEBARROETAL,2000)。48其它生物型D型和K型虽已利用多种技术分析鉴定过,数据丰富,但尚难以将它们归到特定的组。D型是1991年采自尼加拉瓜棉花上的种群,因采集地点与哥斯达黎加、墨西哥较为接近,因此推论其应与新大陆组(即第一组)关系较为密切。但是,酯酶IV、PGM及PGI异构酶分析比较表明,D型不能归于新大陆组(BROWNETAL,2000)。事实上,在特定的异构酶对偶基因上,D型反而与B型关系较为密切。然而,BEDFORD等(1994)证实,D型不能与B型、K型、M型成功杂交,也不能产生可由B型产生的植物生理异常(银叶反应)。K型是19911992年采自巴基斯坦棉花上的种群。该种群不能导致银叶反应,不能与B型、D型、M型成功杂交(BEDFORDETAL,1994)。在形态上,K型不具ASMS4,虽与B、E、K、L及Q型相似,但其体前缘蜡缘的宽度远较其它型的要宽(ROSSELLETAL,1997)。K型在异构酶上与B型接近(BROWNETAL,2000);但是核糖体ITS1亲缘关系分析却显示,K型与B型明显不同(DEBARROETAL,2000)。
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