蛾类标本DNA降解规律及其在揭示舞毒蛾种群遗传结构的应用

摘要

随着分子生物技术的发展标本中的基因组数据正在被挖掘，但是标本基因组DNA在标本馆的保存环境下常常发生了降解，使得标本中的遗传数据难以被提取和利用。而分析影响馆藏标本DNA降解的因素能为今后标本的处理和保存提供一些可行的建议。因此本研究提取了部分鳞翅目蛾类标本的基因组DNA并检测了提取DNA的片段分布，基于标本中的DNA片段分布本研究分析了保存时间、翅的处理(展翅标本与未展翅标本)以及保存方式(福尔马林幼虫标本与干燥成虫标本)对标本DNA降解的影响，同时建立了能够预测蛾类标本DNA片段分布的模型。基于新建立的模型，本研究分析了保存时间、翅的处理以及保存方式对DNA降解规律和降解特点的影响。另外，基于标本中的DNA降解规律本研究重新了设计舞毒蛾COI基因(Cytochrome oxidase subunit I)特异性引物，以从舞毒蛾标本中获得完整的线粒体COI基因序列。结合标本中获得的线粒体COI基因序列和已经公布的COI基因序列，本研究揭示了以前未知的舞毒蛾种群遗传结构和种群动态信息。主要的研究结果如下:　　(1)蛾类标本DNA提取方法研究本研究表明与SDS法和磁珠法相比，E.Z.N.A.TM昆虫DNA提取试剂盒更适合用于美国白蛾(Hyphantria cunea)新鲜样本、干燥标本和福尔马林标本的DNA提取。　　(2)蛾类标本DNA降解规律研究基于标本DNA降解形成的实际DNA片段分布，本研究表明蛾类标本的保存时间、翅的处理以及保存方式均会对DNA降解产生影响。而且标本保存时间越久细胞内DNA降解程度越严重;展翅标本中的DNA降解程度明显要高于未展翅标本的DNA降解程度;干燥成虫标本中的DNA降解程度要高于福尔马林幼虫标本的DNA降解程度。基于建立的标本DNA片段分布模型，本研究表明保存时间仅仅影响标本DNA的降解规律并不影响DNA降解特点;标本翅的处理和保存方式均会对DNA的降解规律和降解特点产生影响。本研究发现随着保存时间的增加标本DNA的降解速率逐渐降低，翅的处理和保存方式对DNA降解的影响在不同物种中存在显著差异(df=5，F=19.040，P＜O.01;df=7，F=4.883，P＜0.01)。　　(3)舞毒蛾种群的遗传结构和种群分化研究本研究成功拼接出了1955年至1996年收集的舞毒蛾标本的全长COI基因序列。本研究从舞毒蛾标本中发现了多种以前未公布的单倍型，丰富了舞毒蛾的单倍型组成信息。通过对舞毒蛾种群的遗传多样性和遗传结构分析，本研究表明同一地区不同时间收集的的舞毒蛾种群的基因遗传多样性较高;在相同时间内不同地区舞毒蛾种群的遗传多样性存在差异;几个舞毒蛾种群的遗传结构在不同年代发生了变化;四川舞毒蛾种群和贵州舞毒蛾种群都表现出了与欧洲型舞毒蛾的遗传亲和力。　　本研究基于建立的标本DNA片段分布模型，讨论了保存时间、翅的处理以及保存方式对蛾类标本DNA片段分布的影响规律和影响特点，这为今后蛾类标本的处理和保存提供一些可行的建议，同时为设计和改良标本基因组数据获取的实验方案提供依据和保障。利用从舞毒蛾标本中获得COI基因序列，本研究揭示了舞毒蛾种群在一定时间内的遗传多样性和遗传结构变化，这为以后制定舞毒蛾的监测和防治方案提供了指导。

目录

声明

摘要

第一章绪论

1．1．1研究背景

1．1．2昆虫标本国内外研究进展

1．1．3舞毒蛾遗传结构研究进展

1．2研究目标和研究内容

1．2．1科学问题

1．2．2研究目标

1．2．3研究内容

1．3研究技术路线

第二章蛾类标本DNA提取方法研究

2．1引言

2．2试验材料和研究方法

2．2．1试验材料

2．2．2主要试剂和仪器

2．2．3试验方法

2．3研究结果

2．4小结与讨论

第三章蛾类标本DNA降解规律研究

3．1引言

3．2试验材料与研究方法

3．2．1试验材料

3．2．2主要试剂和仪器

3．2．3研究方法

3．3研究结果

3．3．1保存时间对标本DNA降解的影响

3．3．2标本处理方式对标本DNA降解的影响

3．3．3保存时间对标本DNA降解的影响规律

3．3．4标本处理方式对DNA降解的影响规律

3．4小结与讨论

第四章舞毒蛾的遗传结构和种群分化研究

4．1引言

4．2试验材料与研究方法

4．2．1试验材料

4．2．2主要试剂和仪器

4．2．3研究方法

4．3研究结果

4．3．1舞毒蛾标本线粒体COI基因的获取

4．3．2舞毒蛾标本的单倍型

4．3．3不同年代舞毒蛾种群的遗传分化

4．3．4舞毒蛾地理种群的遗传结构变化

4．3．5 20世纪50年代舞毒蛾地理种群的遗传结构

4．3．6 20世纪90年代舞毒蛾地理种群的遗传结构

4．4小结与讨论

第五章结论与展望

5．1主要结论

5．2主要创新点

5．3存在问题与展望

参考文献

在读期间的学术研究

致谢