一種桔小實(shí)蠅蛹白化突變體的遺傳分析

王固千，曾 玲，梁廣文，陸永躍

(華南農(nóng)業(yè)大學(xué)昆蟲學(xué)系，廣州 510642)

一種桔小實(shí)蠅蛹白化突變體的遺傳分析

王固千，曾 玲，梁廣文，陸永躍*

(華南農(nóng)業(yè)大學(xué)昆蟲學(xué)系，廣州 510642)

在實(shí)驗(yàn)室飼養(yǎng)野生型桔小實(shí)蠅Bactroceradorsalis(Hendel)過程中發(fā)現(xiàn)了一種蛹色為白色的桔小實(shí)蠅突變品系。根據(jù)孟德爾遺傳規(guī)律，設(shè)計(jì)野生型與突變型雜交(正交和反交)、F1代與突變型回交、F1代自交以及F2代突變型自交等實(shí)驗(yàn)，對蛹白化突變性狀的遺傳規(guī)律進(jìn)行研究。結(jié)果顯示野生型與突變型雜交F1代蛹色全部為野生型；F2代野生型和突變型的性狀分離比為2.98 ∶1，回交實(shí)驗(yàn)野生型與突變型性狀分離比為1.19 ∶1；而突變體自交后代(F3代)全部為突變體。結(jié)果表明桔小實(shí)蠅蛹色白化突變品系的遺傳規(guī)律符合孟德爾遺傳規(guī)律，屬于常染色體上單基因控制的隱性遺傳性狀。

桔小實(shí)蠅；白化突變體；遺傳；等位基因

桔小實(shí)蠅Bactroceradorsalis(Hendel)隸屬雙翅目Diptera實(shí)蠅科Tetriphitidae果實(shí)蠅屬BactroceraMacquar，是一種食性范圍寬、危害嚴(yán)重的害蟲，現(xiàn)已廣泛分布于我國南方大部分地區(qū)(劉玉章，1981；李文蓉，1988；梁光紅等，2003；張彬等，2008；熊小真等，2011)，給我國尤其是華南地區(qū)的果蔬生產(chǎn)造成了嚴(yán)重?fù)p失，并且不斷地向更廣大區(qū)域擴(kuò)散傳播，潛在威脅區(qū)域廣闊(林進(jìn)添等，2004；黃素青和韓日疇，2005；侯柏華和張潤杰，2005；Stephensetal.，2007；Wanetal.，2012)。為了應(yīng)對和解決桔小實(shí)蠅嚴(yán)重危害和入侵?jǐn)U散問題，國內(nèi)外已對該蟲生物學(xué)、生態(tài)學(xué)以及防治策略與技術(shù)等開展了大量研究工作(劉玉章，1981；張清源等，1998；林進(jìn)添等，2004；Clarkeetal.，2005；任璐等，2006；Linetal.，2013；陳朗杰等，2015)。野生情況下桔小實(shí)蠅在化蛹初期蛹色為淡黃色，后逐漸變至紅褐色。在飼養(yǎng)桔小實(shí)蠅野生品系過程中筆者發(fā)現(xiàn)了一種蛹色為白色突變體，其雌雄蟲蛹均呈白化性狀。該品系蛹前期體色較白，蛹后期表皮逐漸出現(xiàn)淡黃色紋路，但與野生品系蛹色區(qū)別明顯。林驍?shù)?2007)也建立過雌雄蛹均白化的桔小實(shí)蠅品系，但其與本文所用突變品系是否為同一品系還需要進(jìn)一步驗(yàn)證。本實(shí)驗(yàn)利用雜交的方法驗(yàn)證了桔小實(shí)蠅蛹白化突變品系的遺傳方式，可為研究其蛹白化機(jī)制提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試蟲

野生型桔小實(shí)蠅蟲源采自廣州市楊桃公園，置于室內(nèi)(溫度25℃-28℃，相對濕度50%-80%，光周期14L ∶10D)，幼蟲與成蟲均應(yīng)用人工飼料飼養(yǎng)60代以上。在實(shí)驗(yàn)室飼養(yǎng)野生型桔小實(shí)蠅過程中發(fā)現(xiàn)突變體后隔離突變體繼代飼養(yǎng)。飼養(yǎng)過程中觀察記錄野生型和突變型各代蛹色性狀分離情況。

圖1 桔小實(shí)蠅的白化蛹與野生蛹Fig.1 White pupa and wild pupa of Bactrocera dorsalis

1.2 突變型遺傳規(guī)律的確定

取第9代突變型成蟲作為試蟲。

1.2.1野生型雌雄蟲與突變型雌雄蟲雜交實(shí)驗(yàn)

設(shè)野生型♂×突變型♀、野生型♀×突變型♂兩種雜交組合，1雌1雄成蟲配對后置于養(yǎng)蟲籠中飼養(yǎng)，待其交配后放置取卵管取卵，置于人工飼料中飼養(yǎng)至蛹、成蟲羽化，記錄子代F1白色、褐色蛹的數(shù)量。重復(fù)10次。

1.2.2F1代雌雄蟲自交實(shí)驗(yàn)

將F1代成蟲單對配對自交，收集卵飼養(yǎng)至成蟲，觀察、記錄F2代白色蛹、褐色蛹數(shù)量。根據(jù)兩組自交后代蛹色分化比例，通過卡方檢驗(yàn)判定控制該突變性狀的基因數(shù)和遺傳特性。重復(fù)10次。

1.2.3F1代回交實(shí)驗(yàn)

將F1代剛羽化雌雄蟲分別與突變型雌雄蟲單對回交，收集卵飼養(yǎng)至成蟲，觀察、記錄子代BC1白色蛹、褐色蛹數(shù)量。重復(fù)10次。

1.2.4F2代突變型自交實(shí)驗(yàn)

將F2代突變型雌雄成蟲進(jìn)行單對自交，收集卵飼養(yǎng)至成蟲，觀察、記錄子代F3蛹白色蛹、褐色蛹數(shù)量，結(jié)合F1代回交實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證控制該突變性狀的遺傳特征。重復(fù)10次。

2 結(jié)果與分析

2.1 連續(xù)的群體飼養(yǎng)蛹色變化

自從在野生型桔小實(shí)蠅飼養(yǎng)過程中發(fā)現(xiàn)白化蛹突變型后，隔離繼代飼養(yǎng)超過8代，其子代全部顯現(xiàn)出蛹白化突變性狀，種群數(shù)量由最初4頭(2雄+2雌)發(fā)展到一定規(guī)模(大于400頭)，沒有出現(xiàn)突變回復(fù)的現(xiàn)象。而且在桔小實(shí)蠅野生型繼代飼養(yǎng)的過程中也沒有再發(fā)現(xiàn)白化突變蛹的出現(xiàn)。由此可以推測野生型和突變型在體色等位基因位點(diǎn)上可能是純合的。

2.2 野生型與突變型雜交及F1代自交

桔小實(shí)蠅野生型雌雄蟲與突變型雌雄蟲雜交及F1代雌雄蟲雜交實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下(表1)。兩種雜交組合(野生型♂×突變型♀、野生型♀×突變型♂)子代F1蛹所表現(xiàn)出來的性狀全部為野生型的表現(xiàn)型，不受親本組合方式的影響。F1代自交后代F2代蛹色出現(xiàn)了分離，野生型與突變型的比例為2.98 ∶1。進(jìn)行卡方X2測驗(yàn)結(jié)果表明桔小實(shí)蠅F2代性狀分離比符合孟德爾分離定律，推測出控制白色突變性狀的基因型為純合的，是位于常染色體上的隱性遺傳。

表1 桔小實(shí)蠅野生型與突變型雜交及F1代自交后代野生型和突變型蛹的數(shù)量

F1代回交實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明回交后代BC1野生型與突變型性狀的分離比為1.19 ∶1，F(xiàn)2代突變體雜交后代表現(xiàn)性全部為突變型形態(tài)(表2)。進(jìn)行卡方X2測驗(yàn)結(jié)果表明后代分離比符合孟德爾單基因控制的性狀分離1 ∶1的遺傳規(guī)律。綜上所有結(jié)果說明該桔小實(shí)蠅蛹白化突變屬于常染色體單基因控制隱性遺傳性狀。

表2 桔小實(shí)蠅F1代與突變體回交及F2代突變型自交后代野生型和突變型蛹的數(shù)量

3 結(jié)論與討論

本文發(fā)現(xiàn)的桔小實(shí)蠅蛹白化突變品系在表型上與正常品系有明顯區(qū)別，突變品系隔離繼代飼養(yǎng)多代后子代沒有出現(xiàn)突變回復(fù)現(xiàn)象。從上述雜交實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以推斷出該蟲蛹白化突變是位于常染色體上的單基因控制的隱性遺傳性狀。昆蟲體色突變現(xiàn)象在自然界中普遍存在(程茂高等，2005)。如蝗蟲具有綠色和褐色兩種類型(Tanaka，2008)，棉蚜分為黃色和綠色兩種亞型(劉向東等，2002)，另外黑帶食蚜蠅(霍科科和鄭哲民，2003)、亞洲柑桔木虱(吳豐年等，2013)、麥長管蚜(杜桂林，2007)以及大阪稻蝽象(Musolin and Numata, 2004)等昆蟲體色都有分化。研究表明昆蟲體色分化與寄主、環(huán)境、基因控制等有關(guān)(Ahnesj? and Forsman; 2003；文禮章等，2012；彭云鵬等，2015)。本文發(fā)現(xiàn)的桔小實(shí)蠅突變品系與野生型是在相同實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下飼養(yǎng)的，所以本品系的產(chǎn)生應(yīng)與環(huán)境因素?zé)o關(guān)，而與體色控制相關(guān)基因的突變有關(guān)，所開展的實(shí)驗(yàn)結(jié)果也驗(yàn)證了這樣的結(jié)論。通過雜交實(shí)驗(yàn)可驗(yàn)證昆蟲突變基因的表現(xiàn)型，如李棟等(2014)對一種深色型粘蟲突變體進(jìn)行了遺傳分析，發(fā)現(xiàn)控制體色突變基因的性狀屬于常染色體單基因控制的隱性遺傳性狀。何麗華等(2007)在對一種棉鈴蟲成蟲體色突變體遺傳規(guī)律的研究中也發(fā)現(xiàn)了類似的結(jié)果。另外還有對昆蟲體色突變的機(jī)理的研究。Liu等(2015)發(fā)現(xiàn)酪氨酸羥化酶和多巴脫羧酶基因的過量表達(dá)與甜菜夜蛾的蛹體黑化有關(guān)。兒茶酚胺由血淋巴到蛹?xì)さ倪\(yùn)送過程缺陷是導(dǎo)致地中海實(shí)蠅產(chǎn)生白化蛹的原因(Wappneretal.，1995)。桔小實(shí)蠅蛹白化突變品系的生態(tài)學(xué)特點(diǎn)及其內(nèi)在的分子機(jī)制如何需要進(jìn)一步研究探討。

本文發(fā)現(xiàn)的桔小實(shí)蠅白化蛹具有顯著的視覺特性，而且其單因子隱形遺傳的特性也可以在研究桔小實(shí)蠅抗藥性遺傳規(guī)律(宋深偉等，2007)及其它用途方面提供良好的實(shí)驗(yàn)材料。昆蟲不育技術(shù)(sterile insect technique, SIT)是國際上防治實(shí)蠅一種較為成功的方法，已經(jīng)應(yīng)用到地中海實(shí)蠅Ceratitiscapitata(Wiedemann)、瓜實(shí)蠅Bactroceracucuribitae(Coquillett)等14種實(shí)蠅類害蟲的防治中(Mclnnisetetal.，1994，1996)。在國內(nèi)，季清娥等(2007)通過林驍建立的白化蛹與美國農(nóng)業(yè)部提供的DTWP品系成功雜交獲得了桔小實(shí)蠅性別遺傳品系，輻射誘導(dǎo)出不育雄蟲，放飛野外以達(dá)到防控桔小實(shí)蠅的目的，但是，對研究發(fā)現(xiàn)該性別遺傳品系不育雄蟲與野生品系雄蟲相比羽化率以及壽命都較低。本文所建立的白化蛹突變品系具有穩(wěn)定的遺傳特性，通過進(jìn)一步研究、建立單基因控制性別遺傳品系，可能為解決不育雄蟲低羽化率、壽命短等問題提供一種途徑。

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GeneticanalysisofaBactroceradorsalis(Hendel)whitepupamutant

WANG Gu-Qian，ZENG Ling，LIANG Guang-Wen，LU Yong-Yue*

(Department of Entomology, South China Agricultural University, Guangzhou 510642, China)

A white pupa mutant strains of the oriental fruit fly was found in the laboratory population. According to the genetic laws of Mendel, the experiments of wild type and mutant hybrid (reciprocal cross), F1generation backcross with mutant type, F1generation self-fertilize and F2generation of mutant self-fertilize were designed and carried out, and the genetic regulation of white pupa mutant character was observed and analyzed. The results showed that the proportion of the wild type in F1generation of reciprocal crosses between wild and mutant parents was 100%, the ratio of F2segregation between wild and mutant types was 2.98 ∶1, and the ratio in backcrosses was 1.19 ∶1. In addition, progenies of self-crossed F2mutants all were mutant type. The results indicated that this kind of white pupa mutant strains was consistent with Mendelian monogenic autosomal recessive inheritance.

Bactroceradorsalis; albinism mutant; genetic; allele

國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(2016YFC1201200)；廣東省高等學(xué)校高層次人才項(xiàng)目(粵財(cái)教[2013]246號)

王固千，男，1990年生，河南人，碩士研究生，研究方向?yàn)槔ハx生態(tài)學(xué)，E-mail: 1026164984@qq.com

*通訊作者Author for correspondence, E-mail: luyongyue@scau.edu.cn

Received: 2015-05-11; 接受日期Accepted: 2017-02-27

Q968;S436.5

：A

1674-0858(2017)04-0800-05

王固千，曾 玲，梁廣文,等.一種桔小實(shí)蠅蛹白化突變體的遺傳分析[J].環(huán)境昆蟲學(xué)報(bào)，2017,39(4):800-804.