基于微衛(wèi)星標(biāo)記的中國(guó)東北地區(qū)灰飛虱遺傳變異及種群遺傳結(jié)構(gòu)分析

姜 姍, 王興亞, 王小奇

(沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院, 沈陽(yáng) 110161)

灰飛虱Laodelphaxstriatellus隸屬于半翅目(Hemiptera)飛虱科(Delphacidae)，是我國(guó)重要的農(nóng)業(yè)害蟲(chóng)之一，可危害水稻、麥類(lèi)、玉米等多種禾本科植物，?？稍斐蓢?yán)重的經(jīng)濟(jì)損失(顧伯良等, 2005)。該種害蟲(chóng)廣泛分布于東亞、東南亞、歐洲和北美等地區(qū)，尤以東亞溫帶地區(qū)發(fā)生危害最為嚴(yán)重，在我國(guó)水稻主產(chǎn)區(qū)普遍分布(劉向東等, 2006)。20世紀(jì)60年代，該種害蟲(chóng)在江蘇大面積暴發(fā)，而后80年代暴發(fā)趨勢(shì)蔓延到山東。近年來(lái)，隨著免耕、稻套麥及麥套稻等輕型栽培技術(shù)以及感病高產(chǎn)品種的推廣應(yīng)用(邰德良等, 2005)，同時(shí)受冬季平均氣溫的升高以及生態(tài)環(huán)境的惡化等諸多因素的影響(吳雪芬等, 2005)，灰飛虱的發(fā)生量逐年增加。特別是近年來(lái)，由于長(zhǎng)期大量使用化學(xué)殺蟲(chóng)劑，使得灰飛虱對(duì)一些藥劑產(chǎn)生了嚴(yán)重抗藥性，給該種害蟲(chóng)的防治帶來(lái)更大困難(孫志廣等, 2018)。

微衛(wèi)星標(biāo)記(microsatellite marker)，又被稱(chēng)為簡(jiǎn)單序列重復(fù)(simple sequence repeats, SSR)，是種群遺傳學(xué)和分子生態(tài)學(xué)等研究領(lǐng)域的重要研究手段，具有高多態(tài)性、自然選擇壓力小、共顯性遺傳、實(shí)驗(yàn)重復(fù)性高、對(duì)DNA模板要求低以及突變速率高等優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于遺傳圖譜構(gòu)建、克隆、農(nóng)作物育種、分子標(biāo)記篩選、分子譜系地理研究等領(lǐng)域(Jarne and Lagoda, 1996; Tangetal., 2015; Duanetal., 2017)。此外，研究物種種群遺傳結(jié)構(gòu)是害蟲(chóng)綜合治理的重要內(nèi)容，有助于探討其種群間遺傳進(jìn)化關(guān)系，揭示其起源、擴(kuò)散路線及趨勢(shì)，進(jìn)而為明確該種害蟲(chóng)的發(fā)生動(dòng)態(tài)與成災(zāi)適應(yīng)機(jī)制提供理論基礎(chǔ)。

近年來(lái)，隨著生物技術(shù)的進(jìn)步，微衛(wèi)星的開(kāi)發(fā)和分型技術(shù)越來(lái)越普遍。目前，我國(guó)對(duì)于灰飛虱的種群遺傳多樣性、種群擴(kuò)散及歷史動(dòng)態(tài)等方面研究已有部分報(bào)道。Hoshizaki (1997)利用同工酶技術(shù)對(duì)日本和我國(guó)臺(tái)灣地區(qū)不同地理種群的灰飛虱進(jìn)行遺傳多態(tài)性分析，發(fā)現(xiàn)不同地區(qū)種群灰飛虱存在地理種群差異；萬(wàn)由衷等(2001)對(duì)不同地理種群的灰飛虱進(jìn)行RAPD分析，將其分為兩個(gè)簇，簇1包括北京、上海、福建、海南、遼寧、四川及云南種群；簇2包括寧夏和日本種群。并且不同地區(qū)灰飛虱種群的遺傳距離與其地理距離不呈相關(guān)性。對(duì)云南省和江蘇省中7個(gè)灰飛虱的地理種群研究表明，灰飛虱rDNA的基因間隔區(qū)(intergenic spacer, IGS)在種內(nèi)存在多態(tài)性，7個(gè)灰飛虱種群未形成明顯的地理種群分化(廖富榮, 2004)。利用642 bp的線粒體基因組片段對(duì)15個(gè)地理種群309頭灰飛虱的測(cè)序結(jié)果進(jìn)行分析，共確定16種單倍型，其中，單倍型1和單倍型2是最主要的單倍型，占整體的87.7%，不同地理種群灰飛虱遺傳分化程度較小(Zhangetal., 2013)。利用線粒體基因(COI和COII)和13個(gè)SSR位點(diǎn)對(duì)中國(guó)22個(gè)灰飛虱地理種群進(jìn)行種群遺傳結(jié)構(gòu)及種群遺傳多樣性的研究發(fā)現(xiàn)，整個(gè)氣候區(qū)的微衛(wèi)星多樣性水平大致相似(Sunetal., 2015)。

本研究利用微衛(wèi)星標(biāo)記對(duì)中國(guó)東北地區(qū)灰飛虱不同地理種群的遺傳多樣性和遺傳結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，以期分析中國(guó)東北地區(qū)灰飛虱種群間的遺傳分化和基因流，為制定灰飛虱綜合防治措施在分子生物學(xué)方面提供借鑒。

1 材料與方法

1.1 供試蟲(chóng)源

2012-2016年，實(shí)地采集我國(guó)東北13個(gè)市縣的375頭灰飛虱成蟲(chóng)樣品(表1)，其中包括分別在2012-2014年采集沈陽(yáng)3個(gè)種群。采集時(shí)每頭灰飛虱成蟲(chóng)保持3 m以上距離，避免采集到來(lái)自同一個(gè)父母本后代個(gè)體。將收集到樣品浸泡在-20℃，95%乙醇中，保存于沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院。

1.2 灰飛虱基因組DNA提取

將單頭試蟲(chóng)置于1.5 mL離心管中，加入蒸餾水多次洗滌后晾干，使用天根生化(北京)有限公司的血液/細(xì)胞/組織基因組DNA提取試劑盒提取灰飛虱總DNA。用NanoDrop ND-2000超微量核酸蛋白測(cè)定儀檢測(cè)提取的灰飛虱基因組DNA濃度以及吸光度值，將檢測(cè)合格的DNA樣品置于-20℃冰箱內(nèi)保存。

表1 中國(guó)東北地區(qū)灰飛虱采集信息及供試個(gè)體數(shù)量

1.3 微衛(wèi)星位點(diǎn)的篩選

根據(jù)孫荊濤(2012)和Sun等(2015)的16個(gè)灰飛虱微衛(wèi)星標(biāo)記進(jìn)行篩選，微衛(wèi)星引物由上海生工生物工程技術(shù)服務(wù)有限公司合成。經(jīng)過(guò)篩選，從中選取具有多態(tài)性高，易于擴(kuò)增的9個(gè)微衛(wèi)星位點(diǎn)，引物信息列于表2。

PCR反應(yīng)體系(20 μL): ddH2O 16.3 μL, 2.5 mmol/L dNTPs 0.2 μL, 10×EasyTaq Buffer 2 μL, 上下游引物(10 μmol/L)各0.4 μL, EasyTaq DNA Plymerase 0.2 μL, DNA模板0.5 μL。反應(yīng)條件: 94℃ 4 min; 94℃ 30 s, 53～58℃ 30 s, 72℃ 30 s, 共35個(gè)循環(huán); 72℃延伸5 min, 4℃保存。PCR擴(kuò)增產(chǎn)物通過(guò)1.0%瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)擴(kuò)增情況后，將目標(biāo)產(chǎn)物送往上海生工生物技術(shù)有限公司進(jìn)行毛細(xì)管電泳(STR)基因檢測(cè)，最后用GeneMarker軟件進(jìn)行等位基因片段大小的讀取，并人工進(jìn)行位點(diǎn)數(shù)據(jù)較對(duì)。

表2 微衛(wèi)星引物信息

1.4 數(shù)據(jù)分析

本研究利用GENEPOP 4.0.9(Raymond and Rousset, 1995)進(jìn)行灰飛虱各個(gè)位點(diǎn)和種群哈迪-溫伯格平衡檢測(cè)及連鎖不平衡檢測(cè)。利用GenAlex 6.51(Peakall and Smouse, 2006)軟件計(jì)算種群在各位點(diǎn)上的等位基因數(shù)(Na)、觀測(cè)雜合度(Ho)、期望雜合度(He)、非偏差期望雜合度(uHe)、Shannon信息指數(shù)(I)、F-statistics統(tǒng)計(jì)和基因流(Nm)，以及位點(diǎn)在各種群中的等位基因數(shù)、觀測(cè)雜合度、期望雜合度以及Nei氏期望雜合度。并根據(jù)遺傳距離矩陣進(jìn)行PCoA(principal coordinates analysis)分析。使用MEGA7(Kumaretal., 2016)基于Nei氏遺傳距離運(yùn)用UPGMA聚類(lèi)法構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)生樹(shù)。使用Arlequin3.5.2.2(Excoffieretal., 2005)軟件分析種群間遺傳分化和基因流水平。 用STRUCTURE 2.3.4 (Pritchardetal., 2000)根據(jù)貝葉斯聚類(lèi)的方法分析種群遺傳結(jié)構(gòu)，重復(fù)10 000次。使用Evanno的ΔK方法(Evannoetal., 2005)確定最佳的K值后使用CLUMPP1.1.2軟件(Jakobsson and Rosenberg, 2007)對(duì)結(jié)果進(jìn)比對(duì)和整合并使用Excel 2016作圖。使用GeneAlex 6.51軟件進(jìn)行分子方差分析(AMOVA)，將15個(gè)灰飛虱地理種群作為整體，按照貝葉斯聚類(lèi)結(jié)果分別進(jìn)行分組，然后分別在這兩種分組方式下進(jìn)行AMOVA分析。

2 結(jié)果

2.1 灰飛虱種群微衛(wèi)星位點(diǎn)的檢測(cè)

通過(guò)熒光引物優(yōu)化和篩選，確定了9對(duì)擴(kuò)增效果較好且多態(tài)性高的微衛(wèi)星位點(diǎn)(表2)。并按理論片段大小將9對(duì)熒光標(biāo)記分為3組。使用GENEPOP 4.0.9對(duì)各位點(diǎn)進(jìn)行哈迪-溫伯格平衡檢驗(yàn)，其結(jié)果經(jīng)過(guò)Bonferroni校正，大部分位點(diǎn)未偏離哈迪-溫伯格平衡(P<0.00024)，且偏離哈迪-溫伯格平衡的種群基本都表現(xiàn)出雜合子缺失情況(表3)。對(duì)微衛(wèi)星之間的連鎖不平衡性測(cè)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，各位點(diǎn)間不存在顯著連鎖現(xiàn)象(P<0.05)。

9個(gè)位點(diǎn)無(wú)效等位基因頻率為0.021～0.127，其中位點(diǎn)LS1的無(wú)效等位基因頻率最高為0.127，所有位點(diǎn)的無(wú)效等位基因頻率均小于0.200。由中國(guó)東北地區(qū)15個(gè)灰飛虱地理種群在9個(gè)微衛(wèi)星位點(diǎn)上的遺傳多樣性參數(shù)值(表4)可知，每個(gè)位點(diǎn)的平均等位基因數(shù)為20，平均觀測(cè)雜合度為0.566，平均期望雜合度為0.814，平均Nei氏期望雜合度為0.813?？傮w上，灰飛虱各位點(diǎn)等位基因數(shù)較高，雜合度水平較高且近交系數(shù)低，表明遺傳多樣性較高。此外(表5)，各個(gè)灰飛虱種群平均等位基因數(shù)為5.511，平均有效等位基因數(shù)為3.253，平均觀測(cè)雜合度為0.548，平均期望雜合度為0.582。Shannon信息指數(shù)在0.614～1.679間。其中，開(kāi)原(KY)種群遺傳多樣性最低，普蘭店(PLD)種群遺傳多樣性則最高。

表3 9個(gè)微衛(wèi)星位點(diǎn)在中國(guó)東北地區(qū)各灰飛虱種群中的哈迪-溫伯格平衡的檢測(cè)

種群代碼見(jiàn)表1；下同。For population code, see Table 1. The same below. 星號(hào)表示經(jīng)Bonferroni校正后與哈迪溫伯格平衡存在顯著偏差(P<0.00024)。Asterisk indicates significant deviation from Hardy-Weinberg equilibrium after Bonferroni correction (P<0.00024).

表4 中國(guó)東北地區(qū)15個(gè)灰飛虱地理種群中9個(gè)微衛(wèi)星位點(diǎn)的遺傳多樣性

2.2 灰飛虱種群遺傳分化與基因流

通過(guò)每個(gè)位點(diǎn)的固定指數(shù)FIS,FIT和FST檢驗(yàn)種群的遺傳分化，各個(gè)位點(diǎn)的F-statistics分析結(jié)果如下。9個(gè)微衛(wèi)星位點(diǎn)在15個(gè)灰飛虱地理種群內(nèi)近交系數(shù)(FIS)在-0.223～0.367之間，群體總近交系數(shù)(FIT)范圍為0.098～0.618。種群間分化系數(shù)(FST)范圍為0.178～0.462。根據(jù)基因流的大小，位點(diǎn)LS8的基因交流程度相對(duì)較大(1

灰飛虱不同地理種群間遺傳分化(FST)及基因流(Nm)研究結(jié)果表明， 各地理種群間的遺傳分化指數(shù)為0.012～0.550。其中，沈陽(yáng)(SY2012)和沈陽(yáng)(SY2014)種群間遺傳分化最小(FST=0.012)，吉林(JL)和開(kāi)原(KY)種群間遺傳分化最大(FST=0.550)。各地理種群間基因流Nm為0.204～20.275。其中，沈陽(yáng)(SY2012)和沈陽(yáng)(SY2014)種群間基因流最大(Nm=20.075)，吉林(JL)和開(kāi)原(KY)種群間基因流最小(Nm=0.204)。此外，吉林(JL)種群與其他14個(gè)地理種群的基因流(Nm)均小于1，遺傳分化系數(shù)(FST)均大于0.25。因此，吉林種群與其他種群存在較大的遺傳分化，其他大部分種群間遺傳分化不明顯(表6)。

表5 中國(guó)東北地區(qū)15個(gè)灰飛虱地理種群的遺傳多樣性

表6 中國(guó)東北地區(qū)15個(gè)灰飛虱地理種群間成對(duì)固定系數(shù)FST(下三角)及基因流Nm(上三角)分析

*P<0.05(多重檢驗(yàn)Multiple test).

研究結(jié)果表明，不同地理種群灰飛虱的遺傳距離在0.135～2.198之間，鳳城(FC)和大石橋(DSQ)種群間的遺傳距離最小(0.135)，吉林(JL)種群和鳳城(FC)種群間遺傳距離最大(2.198)(表7)。此外，不同地理種群灰飛虱的遺傳相似度為0.111～0.874，鳳城(FC)和吉林(JL)種群間遺傳相似度最小(0.111)，鳳城(FC)和大石橋(DSQ)種群遺傳相似度最大(0.874)。

表7 中國(guó)東北地區(qū)15個(gè)灰飛虱地理種群間的遺傳距離(下三角)和遺傳相似度(上三角)

2.3 灰飛虱地理種群遺傳結(jié)構(gòu)

利用UPGMA法對(duì)15個(gè)灰飛虱地理種群進(jìn)行Nei氏聚類(lèi)分析，在相似系數(shù)為0.80處，總共15個(gè)灰飛虱種群被兩支，第一支為吉林市(JL)種群，第二支為其他種群。而在相似系數(shù)為0.70處，第二支種群又被分為沈陽(yáng)種群(SY2012, SY2013和SY2014)和其他種群(圖1)。

圖1 中國(guó)東北地區(qū)15個(gè)灰飛虱地理種群間基于Nei氏遺傳距離的UPGMA聚類(lèi)圖

基于遺傳距離矩陣構(gòu)建的PCoA結(jié)果顯示，第1和第2坐標(biāo)軸上SSR變異貢獻(xiàn)率分別為43%和14%，基于貝葉斯聚類(lèi)的中國(guó)東北地區(qū)灰飛虱15個(gè)地理種群也產(chǎn)生了類(lèi)似的遺傳結(jié)構(gòu)(圖2)，其中沈陽(yáng)種群(SY2012, SY2013和SY2014)和吉林種群(JL)傾向于聚為一組，而其余種群種群聚為一組。

應(yīng)用STRUCTURE 2.3.4軟件對(duì)每個(gè)K值均運(yùn)算10次，當(dāng)K=2時(shí)(圖3)，為最佳分組方式。聚類(lèi)結(jié)果顯示，當(dāng)K=2時(shí)，吉林種群(JL)、沈陽(yáng)種群(SY2012, SY2013和SY2014)和開(kāi)原種群(KY)聚為一個(gè)類(lèi)群，其余種群聚為一個(gè)類(lèi)群(圖4)。

2.4 AMOVA分子方差分析

本研究將中國(guó)東北地區(qū)灰飛虱種群作為整體進(jìn)行分子方差分析(表8)，根據(jù)ΔK值將15個(gè)地理種群分為2個(gè)組，綜合PCoA結(jié)果，第1組為沈陽(yáng)種群(SY2012, SY2013和SY2014)和吉林種群(JL)組，第2組為其他種群組，進(jìn)行分子方差分析(表8)。從總?cè)后w分析來(lái)看，不同種群間存在一定的遺傳分化(FST=0.131,P<0.001)。其中，87%的遺傳變異來(lái)自種群內(nèi)部。變異等級(jí)分析(hierarchical AMOVA)分析結(jié)果表明，不同組之間存在明顯分化，占全部遺傳差異的25%， 同一區(qū)域內(nèi)不同地理種群間的遺傳分化占全部遺傳變異的24%，另外51%遺傳變異來(lái)自種群內(nèi)。

圖2 中國(guó)東北地區(qū)15個(gè)灰飛虱地理種群基于FST值的遺傳距離矩陣的主坐標(biāo)分析(PCoA)

圖3 lnP(K)值變動(dòng)圖和ΔK方法繪制的K值變動(dòng)圖

圖4 基于9個(gè)微衛(wèi)星位點(diǎn)的中國(guó)東北地區(qū)灰飛虱15個(gè)地理種群的STRUCTURE聚類(lèi)分析

表8 中國(guó)東北地區(qū)15個(gè)灰飛虱地理種群的AMOVA分析

2.5 遺傳距離與地理距離間的相關(guān)性分析

如圖5所示，對(duì)15個(gè)灰飛虱地理種群間的遺傳距離與地理距離進(jìn)行相關(guān)性回歸分析，回歸方程為y=0.0061x+0.1323(r=0.036,P=0.480)，由此可見(jiàn)，15個(gè)灰飛虱地理種群的遺傳距離與地理距離無(wú)顯著相關(guān)性。

圖5 基于9個(gè)微衛(wèi)星位點(diǎn)的中國(guó)東北地區(qū)灰飛虱15個(gè)地理種群遺傳距離與地理距離間的相關(guān)性分析

3 討論

3.1 種群遺傳多樣性

探究物種遺傳變異有助于揭示物種起源與進(jìn)化歷史(Lohmanetal., 2008)。通常認(rèn)為，物種具有較高的遺傳變異，說(shuō)明其可能更具有較強(qiáng)的適合環(huán)境變化的能力(Erikssonetal., 1993)。等位基因數(shù)和雜合度水平是群體內(nèi)遺傳變異的重要指標(biāo)，同時(shí)也是微衛(wèi)星位點(diǎn)遺傳多樣性指標(biāo)，但等位基因數(shù)目容易受到樣本量的影響(Maudetetal., 2002)，樣本量的大小與等位基因數(shù)呈正相關(guān)(楊君等, 2018)。等位基因數(shù)越多，說(shuō)明該位點(diǎn)的遺傳多樣性越高。觀測(cè)雜合度(Ho)是一個(gè)座位的雜合子數(shù)除以觀察個(gè)體總數(shù)，它與期望雜合度(He)相比，更易受樣本大小等因素的影響(楊澤宇等, 2007)。Takezaki和Nei(1996)提出微衛(wèi)星計(jì)算出的期望雜合度(He)在0.300～0.800之間，則可說(shuō)明群體遺傳多樣性較高。

在本研究中，15個(gè)灰飛虱地理種群375頭灰飛虱的SSR分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，9個(gè)微衛(wèi)星多態(tài)性較高，平均每個(gè)位點(diǎn)對(duì)應(yīng)15個(gè)地理種群的等位基因數(shù)介于8～45個(gè)，平均為20個(gè)(表4)。說(shuō)明此9對(duì)微衛(wèi)星引物在15個(gè)地理種群中所提供的多態(tài)信息含量較為豐富，遺傳多樣性分析結(jié)果可靠。15個(gè)地理種群的平均觀測(cè)雜合度和平均期望雜合度分別為0.548和0.582(表5)。各地理種群遺傳多樣性較高，說(shuō)明了灰飛虱對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力較強(qiáng)(牛成偉等, 2006)。Sun等(2012)開(kāi)發(fā)了9個(gè)灰飛虱的微衛(wèi)星位點(diǎn)，并對(duì)中國(guó)3個(gè)地理種群(江蘇、山東和浙江)進(jìn)行微衛(wèi)星研究，結(jié)果顯示這些位點(diǎn)具有高度多態(tài)性，每個(gè)位點(diǎn)對(duì)應(yīng)的3個(gè)種群有13～30個(gè)等位基因。蔣欣雨(2014)開(kāi)發(fā)了7個(gè)微衛(wèi)星位點(diǎn)對(duì)3個(gè)灰飛虱種群進(jìn)行種群遺傳多樣性的分析，得出3個(gè)種群的觀察雜合度和預(yù)期雜合度分別在0.543～0.971和0.604～0.876之間。Sun等(2015)對(duì)中國(guó)24個(gè)灰飛虱地理種群進(jìn)行遺傳多樣性分析的結(jié)果也與本研究得出結(jié)果相似，平均觀測(cè)雜合度HO值為0.590～0.774，uHe值為0.752～0.810?？傮w上，我國(guó)東北地區(qū)不同地理種群灰飛虱具有較高的遺傳多樣性。

3.2 種群遺傳分化與基因流

種群間固定指數(shù)FST反映了種群間的分化程度。FST越接近0，種群間越相似；越接近于1，分化越顯著。本研究結(jié)果表明，不同地理種群的灰飛虱具有一定的遺傳分化，各地理種群間的遺傳分化系數(shù)為0.012～0.550，各地理種群間的基因流Nm為0.204～20.275(表6)，其中吉林種群(JL)與其他14個(gè)地理種群的基因流均小于1，遺傳分化系數(shù)均大于0.25，說(shuō)明吉林種群(JL)較其他種群有一定的遺傳分化。孫荊濤(2012)對(duì)灰飛虱種群的FST結(jié)果顯示總體FST為0.0036，只有東北的兩個(gè)種群有較微弱的分化，這與本研究結(jié)果相似。

3.3 種群遺傳結(jié)構(gòu)

通過(guò)構(gòu)建UPGMA系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)、主坐標(biāo)分析(PCoA)及STRUCTURE聚類(lèi)分析進(jìn)行種群遺傳結(jié)構(gòu)分析(圖1～4)，結(jié)果表明，灰飛虱具有一定的譜系遺傳結(jié)構(gòu)，吉林種群(JL)相對(duì)其他種群產(chǎn)生較為明顯的遺傳分化。此外，AMOVA分子方差分析表明(表8)，87%遺傳變異主要發(fā)生在種群內(nèi)，變異等級(jí)分析(hierarchical AMOVA)分析結(jié)果表明，不同組之間存在明顯分化，同一區(qū)域內(nèi)不同地理種群間的遺傳分化，占全部遺傳變異的24%，另外，51%遺傳變異來(lái)自種群內(nèi)，表明東北地區(qū)灰飛虱已存在明顯的遺傳分化，而灰飛虱遺傳分化無(wú)一定的地域性差異，地理距離對(duì)灰飛虱遺傳分化沒(méi)有顯著的影響。蔣欣雨(2014)利用7個(gè)微衛(wèi)星位點(diǎn)對(duì)3個(gè)灰飛虱種群進(jìn)行種群遺傳多樣性的分析，結(jié)果顯示灰飛虱種群分化較小，但東北黑龍江兩個(gè)種群與其他種群相比分化程度較高，說(shuō)明東北種群發(fā)生了一定程度的遺傳分化，這可能與灰飛虱種群中存在居留型導(dǎo)致的。這一研究現(xiàn)象與本研究吻合。

東北夏秋的主要風(fēng)向是西南風(fēng)和南風(fēng)，顯然不利于春季遷入的昆蟲(chóng)往南回遷，有可能對(duì)遷入東北的昆蟲(chóng)種群具有Pied pipe效應(yīng)(武向文, 2001)。而國(guó)內(nèi)報(bào)道灰飛虱在東北地區(qū)能夠以若蟲(chóng)越冬(林志偉等, 2004)。利用線粒體基因(COI和COII)和13個(gè)SSR位點(diǎn)對(duì)中國(guó)22個(gè)灰飛虱地理種群進(jìn)行種群遺傳結(jié)構(gòu)及種群遺傳多樣性的研究發(fā)現(xiàn)，整個(gè)氣候區(qū)的微衛(wèi)星多樣性水平大致相似，由于線粒體基因組比核基因組更易受到影響，溫帶地區(qū)的線粒體多樣性水平明顯低于其他氣候區(qū)。推測(cè)可能由于東北地區(qū)的水稻種植面積擴(kuò)大使得灰飛虱大量遷移導(dǎo)致的遺傳分化(Sunetal., 2015)。侯文杰(2013)比較了我國(guó)5個(gè)地理種群(鄭州、嘉興、沈陽(yáng)、濟(jì)寧、南京)中不同灰飛虱種群的生態(tài)學(xué)特性差異，從雌雄比、發(fā)育歷期、有效積溫等方面發(fā)現(xiàn)沈陽(yáng)地區(qū)灰飛虱種群與其他地區(qū)種群有較大不同。從19世紀(jì)末開(kāi)始，東北地區(qū)水稻種植面積從東北的東部地區(qū)開(kāi)始擴(kuò)大，慢慢擴(kuò)大到南部地區(qū)和北部地區(qū)，這可能為遷飛的灰飛虱提供了一定的食物來(lái)源，因此東北地區(qū)灰飛虱的遺傳分化可能是種群中遷飛型與居留型的分化導(dǎo)致。

3.4 害蟲(chóng)防治啟示與未來(lái)工作

目前，灰飛虱廣泛分布于我國(guó)各水稻主產(chǎn)區(qū)，該種害蟲(chóng)的遠(yuǎn)距離遷飛行為使得我國(guó)部分地區(qū)灰飛虱種群存在一定的基因流(Sunetal., 2015)，抗性基因隨長(zhǎng)距離遷飛而擴(kuò)散，可能導(dǎo)致殺蟲(chóng)劑抗性基因的迅速傳播。因此，在較大的時(shí)空范圍內(nèi)調(diào)查具有殺蟲(chóng)劑抗藥性的灰飛虱種群，研究種群中抗性基因相對(duì)于遺傳結(jié)構(gòu)和基因流水平的分布，能夠確定其對(duì)殺蟲(chóng)劑的抗藥性水平。本研究所使用的灰飛虱樣品均采自東北地區(qū)，下一步仍需對(duì)全國(guó)地區(qū)的灰飛虱種群進(jìn)行樣品采集，針對(duì)全國(guó)地區(qū)的灰飛虱種群進(jìn)行遺傳多樣性及遺傳結(jié)構(gòu)的研究。

除了地理和氣候以外，寄主植物的專(zhuān)化性和殺蟲(chóng)劑的施用也可能影響灰飛虱種群遺傳變異的分布(Brévaultetal., 2008)。因此，針對(duì)同一地區(qū)灰飛虱不同年際間的種群多樣性及遺傳結(jié)構(gòu)研究將有助于揭示灰飛虱對(duì)該地區(qū)的適應(yīng)性。本文對(duì)東北地區(qū)的灰飛虱遺傳多樣性及遺傳結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究，但由于樣品采集限制，東北地區(qū)灰飛虱同一地區(qū)不同年際間的種群多樣性及遺傳結(jié)構(gòu)尚未明確。此外，近年來(lái)以菌治蟲(chóng)的的思路受到廣泛重視，對(duì)稻飛虱體內(nèi)微生物的多樣性的研究，能夠?yàn)閷?lái)以菌治蟲(chóng)打下基礎(chǔ)(Berasateguietal., 2016)。而針對(duì)灰飛虱在我國(guó)的種群擴(kuò)散路徑及種群分化歷史的深入研究，對(duì)灰飛虱的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)具有重要作用。因此，未來(lái)為了更好地理解灰飛虱的種群歷史和種群遺傳結(jié)構(gòu)及對(duì)其未來(lái)的擴(kuò)散進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，還需多種手段進(jìn)行進(jìn)一步研究。