基于线粒体基因序列的中国橙黄豆粉蝶遗传分化和谱系生物地理研究

• 作者: 陈可可 罗阿蓉 王运良 司成才 黄敦元 苏成勇 郝家胜 朱朝东
• 来源期刊: 昆虫学报
• 学科: 生物学
• 关键词: 橙黄豆粉蝶 遗传分化 单倍型 线粒体基因 分子年代测定 谱系生物地理学 中国
• 年，卷（期）: 2020,（12）
• 所属期刊栏目: 进化与系统学
• 页码范围: 1525-1535
• 页数: 11页
• 分类号: Q963
• 语种: 中文
• DOI: 10.16380/j.kcxb.2020.12.011

摘要

[目的]分析中国橙黄豆粉蝶Colias fieldii种群遗传多样性和遗传分化情况及其系统发生关系,推测其起源及分化时间,并探讨其历史生物地理分布格局的成因.[方法]对2006-2018年采集的中国23个橙黄豆粉蝶地理种群的115头个体样品的4个线粒体基因(COI,Cytb,NDI和ND5)序列进行PCR扩增和测序;采用MEGA v.7.0,DnaSP v.5.0和Arlequin v.3.5.1等软件分析其遗传多样性和遗传分化情况;以其他近缘豆粉蝶种类作为外类群,采用IQ-TREE,MrBayes v.3.1.2,Network v.4.6和BEAST v.1.8.3等软件重建橙黄豆粉蝶的系统发生树和单倍型网络图,并使用宽松分子钟以及前人的时间标定推测橙黄豆粉蝶的起源和分化时间;结合现今橙黄豆粉蝶的生物地理分布特点和第四纪以来的地球环境背景,探讨其历史生物地理分布格局及成因.[结果]橙黄豆粉蝶种群4个线粒体基因(COI,Cytb,NDI和ND)5)片段长度分别为648,699,393和777 bp,这4个基因的串联序列总长为2 517 bp,具有明显的AT偏倚特征.基于4个线粒体基因序列,供试橙黄豆粉蝶23个地理种群115头个体中共检测出18个单倍型,总群体的单倍型多样性(Hd)和核苷酸多样性(π)分别为0.677 ±0.048和0.00066 ±0.00007,呈现出较高的单倍型多样性和较低的核苷酸多样性.系统发育分析表明,橙黄豆粉蝶种群的18个单倍型分为2个具有明显地理分布格局的支系(Ⅰ和Ⅱ),支系Ⅰ包含13个单倍型,主要来自陕西、河南、甘肃、安徽、湖北、四川、青海及云南部分地区的种群;支系Ⅱ由5个单倍型组成,主要来自云南部分地区及西藏的种群;单倍型网络图与系统发生树结果一致.AMOVA分析结果表明,大部分的种群遗传分化(64.36％)来自于橙黄豆粉蝶种群两单倍型支系间,各分支内的遗传分化较小(35.64％).中性检验和错配分布分析结果显示,单倍型支系Ⅰ的种群未发生过种群扩张事件,而单倍型支系Ⅱ的种群在历史上发生过种群扩张事件,扩张事件发生的时间(0.085 Ma)位于末次冰盛期前的间冰期,这一结果可能是由于间冰期温暖湿润的高原气候以及森林草原扩张、强降雨减少等因素造成的.[结论]橙黄豆粉蝶种群的遗传分化与地理距离之间存在明显的相关性.其祖先可能在距今48万年前起源于我国的西南地区(现今横断山区一带),之后,由于第四纪冰期-间冰期轮回事件、东南亚季风以及栖息地环境的影响而分化为2大支系并逐渐向低海拔地区扩散.