五倍子蚜虫研究进展

查玉平　罗治建　陈京元　张建华

摘 要： 五倍子蚜虫是我国重要的资源昆虫。早在20世纪30年代，我国就开始对其开展各项科学研究。随着科技进步，分子生物学技术在五倍子蚜虫的研究中应用越来越多。本文对分子生物学技术在五倍子蚜虫分类、遗传多样性、协同进化等研究中的应用概况进行了综述。

关键词： 五倍子蚜虫；分子生物学；资源昆虫

中图分类号：S718.7 文献标识码：A 文章编号：1004-3020（2014）05-0017-03

五倍子蚜虫属于半翅目Hemiptera瘿绵蚜科Pemphigidae，夏季寄生在盐肤木Rhus chinensis、青麸杨R. potaninii等盐肤木属植物的复叶上，形成虫瘿——五倍子，冬季则转寄生在苔藓上，是我国重要的资源昆虫[1]。五倍子蚜虫形成的五倍子是生产单宁酸、没食子酸等化工产品的重要原料，广泛应用于医药、化工、食品、环保等行业。在我国，五倍子蚜虫主要分布于陕西、贵州、四川、重庆、湖北、湖南、云南等中西部地区，共有5属14种（亚种）。

我国五倍子蚜虫的现代研究起步于20世纪30年代，主要开展了形态学分类、生物学习性等方面的研究。随着时代的进步，研究技术手段的丰富，关于五倍子蚜虫的研究逐步深入，在五倍子蚜虫的种群遗传多样性、与寄主之间的协同进化关系等方面研究都取得很多成就。本文综述了分子生物学技术在五倍子蚜虫分类、遗传多样性、协同进化等研究中的应用概况。

1 分类研究中的应用

早期五倍子蚜虫分类主要依据蚜虫形态学特征、不同虫瘿形态等参数进行鉴定。但是五倍子蚜虫个体微小、生活周期复杂并具有多型多态现象，不同种属之间形态相似，给分类鉴定工作带来相当大的难度。此外，分类依据及分类技术手段又较为单一，因而造成五倍子蚜虫分类争议较多。随着分子生物学的快速发展，分子鉴定技术也广泛应用于动物分类上，DNA测序法已经成为一种鉴定新种常用的有效的方法。

近年来，五倍子蚜虫的一个新种——郑氏倍花蚜Nurudea Zhengi Ren sp.分类地位的确定就应用了分子鉴定技术。杨晋英通过测定该新种的mtDNA COI、tRNA/COII以及Cytb部分基因序列，并应用DNAMAN软件将这些序列与14个五倍子蚜虫的单一基因和联合基因进行了同源性分析比对，确定该新种和倍花蚜、红倍花蚜亲缘关系较近。同时结合其触角次生感觉圈、第一寄主、虫瘿形态学鉴定结果，最终确定了该种为圆角倍蚜属的一个新种[2]。

此外，庞雅文等人测定了8种五倍子蚜虫的mtDNA COI基因序列，进行系统发育分析，并结合数值分类分析，结果表明北美倍蚜M. rhois与倍蚜属关系密切[3]。安淼等人测定了6属12种五倍子蚜虫的mtDNA COI、tRNA/COII、Cytb基因以及核DNA EF-1a基因的部分序列，构建了分子系统发育树，并依据该研究结果提出将圆角倍蚜划分到倍蚜属以及五倍子蚜虫起源于亚洲等观点[4]。

2 遗传多样性研究中的应用

遗传多样性主要是指种内不同种群间或者同一种群中的不同个体间的遗传差异，其研究方法多采用遗传标记法。目前，限制性片段长度多态性（RFLP）、扩增片段长度多态性（AFLP）、随机扩增多态（RAPD）、微卫星标记（SSR）、简单序列重复区间扩增多态性分子标记（ISSR）等分子标记应用较多。虽然生物遗传多样性研究始于18世纪70年代，但是五倍子蚜虫的遗传多样性研究直到21世纪才见报道。

杨子祥等人应用RAPD分子标记技术对来自4省的11种倍蚜和4个角倍蚜Schlechtendalia chinensis地理种群进行了遗传多样性分析。聚类分析反映的倍蚜种属间的亲缘关系及远近程度和形态学研究结果基本一致，并显示角倍蚜不同地理种群间出现了一定程度的遗传分化。他们认为可能是由于地理隔离造成的[5]。

但是，有研究认为地理距离对倍蚜种群遗传分化的影响不大。例如，王定江等人则采用ISSR技术对贵州省的8个角倍蚜种群进行了遗传多样性分析。他们发现不同种群之间遗传分化较小，种群间遗传距离介于0.046～0.106之间，而且和地理距离相关性不大[6]。此外，吕姝媛等人对来自5省的6个角倍蚜种群采用AFLP分子标记技术分析，试验结果也表明遗传距离和地理距离之间没有明显相关性，但是种群间的遗传分化较大[7]。

3 协同进化研究中的应用

昆虫与植物之间的协同进化研究一直以来都是国内外昆虫学研究的重点。协同进化研究方法有很多种，诸如古生物学、生态学、分子生物学等技术方法。尤其是分子系统发育分析方法被不少学者应用于物种间的协同进化关系研究中[8]。五倍子蚜虫的第一寄主植物只有盐肤木、青麸杨和红麸杨等3种植物，并且生活史的大部分在第一寄主上完成，因此其与寄主植物之间的协同进化关系非常明显。早期关于协同进化方面的研究较多集中在生物生态学水平上，近年来也有学者开展分子水平上的研究。

李继变等人通过比较角倍蚜和盐肤木的遗传多样性指数（Shannon多样性指数和Nei基因多样性指数），证实两者之间存在协同进化关系。他们发现角倍蚜和盐肤木种群的遗传多样性具有相同的变异趋势，并且角倍蚜种群多态性高，对应的盐肤木种群多态性高，具有明显相关性（P<0.01）。Nei基因多样性指数显示角倍蚜和盐肤木种群具有相似的遗传分化水平，但是盐肤木种群多样度高于角倍蚜种群的多样度[9]。

任竹梅则研究了角倍蚜与第一寄主盐肤木属植物的系统发育树，发现虽然五倍子蚜虫与寄主植物之间没有形成一一对应的平行对应关系，但是两者之间存在明显的协同进化关系[10]。其中倍蚜属和圆角蚜属蚜虫仅寄生于盐肤木，米倍蚜、肚倍蚜指明亚种和蛋肚倍亚种仅寄生青麸杨，红小铁枣蚜、黄毛小铁枣蚜和铁倍花蚜仅寄生红麸杨等专性寄生关系都在系统发育树中得到体现[10]。

4 小结

从上文来看，分子生物学技术在五倍子蚜虫研究中已占据了一定的地位，并且取得了一定的成绩。但是，分子生物学技术应用的范围还受到局限。例如，在郑氏倍花蚜研究当中，根据mtDNA COI、tRNA/COII以及Cytb部分基因序列构建的NJ树中的属间关系并不一致，置信度低，估计与分子标记选择或聚类模型的选择有关[2]。因此，如何选择置信度高的分子标记和聚类模型限制了分子生物学技术在五倍子蚜虫分类中的应用。目前，分子标记技术要和形态学研究相结合才能较好地反映五倍子蚜虫分类、遗传变异及系统发育情况[5]。

此外，分子生物学大多应用在五倍子蚜虫分类、遗传多样性、协同进化等方面，而对其功能基因、遗传育种等方面的研究报道较少。仅见李芒等人对瘿内外不同时期肚倍蚜抗氧化基因表达量的研究报道[11]。五倍子蚜虫长时间生活在虫瘿中，而虫瘿内既缺少氧气又富含单宁，其适应环境的分子机理如何，其抗性基因有哪些，有什么功能都还有待深入研究。另外，如何筛选高产优质的五倍子蚜虫，如何应用基因工程构建高产五倍子蚜虫等问题也有待解决。

参 考 文 献

[1]张广学，乔格侠，钟铁森 等. 中国动物志（昆虫纲14卷，同翅目，犷蚜科，瘿绵蚜科）[M]. 北京：科学出版社，1999：256-272.

[2]杨晋英. 五倍子蚜一新种的形态学及分子鉴定[D]. 太原：山西大学硕士学位论文， 2012.

[3]庞雅文，马恩波，任竹梅. 基于形态特征和mtDNA COI序列的北美五倍子蚜分类和系统发育地位[J]. 昆虫学报，2011，54（5）：575-581.

[4]安淼. 五倍子蚜DNA序列分子系统发育关系[D]. 太原：山西大学硕士学位论文， 2011.

[5]杨子祥，陈晓鸣，冯颖 等. 倍蚜种间亲缘关系及角倍蚜种群分化的RAPD分析[J]. 林业科学， 2007，43（7）：44-50.

[6]王定江，杨汉远，钟扬 等. 贵州省八个种群角倍蚜ISSR遗传多样性. 生态学杂志[J]. 2008，27（10）：1729-1733.

[7]吕姝媛，段立柱，马恩波 等. 资源昆虫角倍蚜遗传多样性及遗传分化的AFLP分析[J]. 昆虫学报， 2010，52（2）：202-208.

[8]李典谟，周立阳. 协同进化——昆虫与植物的关系[J]. 昆虫知识，1997，34（1）：45-49.

[9] 李继变，任竹梅，马恩波. 角倍蚜与其唯一夏寄主植物盐肤木种群遗传多样性比较[J]. 山西大学学报（自然科学版）， 2009，32（2）：298-303.

[10]任竹梅. 五倍子蚜与寄主植物DNA序列系统发育关系及其协同进化[J]. 山西大学学报（自然科学版）， 2009，32（4）：614-620.

[11]李芒，王永，雷朝亮. 肚倍蚜抗氧化酶基因的克隆与表达[J]. 应用昆虫学报， 2012，49（1）：146-153.

（责任编辑：郑京津）