线粒体基因组学在乳白蚁属鉴定领域的研究进展※

●丁志平 王明生 陆 军 王晶晶 朱 君 袁大炜（张家港海关 江苏 张家港 215600）

乳白蚁（CoptotermesWasmann）隶属于等翅目（Isoptera）鼻 白 蚁 科（Rhinotermitidae Light）， 是世界范围内已知危害严重且容易被引进和传播蔓延的最具威胁的白蚁种类［1］。目前世界范围内乳白蚁现存种共有67种，有化石记录4种，其中亚洲44种、大洋洲11种、美洲8种、非洲 7种［2］。被我国检疫部门截获过的有20种，其中包括大家白蚁、婆罗乳白蚁、台湾乳白蚁、塞庞乳白蚁和格斯特乳白蚁等［3］。乳白蚁属下各种之间形态彼此极为相似，利用传统形态分类学鉴定非常困难［4］，而且白蚁属于多形态昆虫，当海关一线截获只采集到工蚁、卵或者若虫时，识别特征更少，形态鉴定更困难，因此寻找不受形态和发育期限制的新的鉴定方法成为白蚁鉴定的研究热点。

1 线粒体基因组概况

线粒体是一种在多数真核细胞中普遍存在的由两层膜包被的细胞器，是细胞中制造能量的结构，是进行有氧呼吸的主要场所，在细胞代谢、衰老、死亡和生物进化等多个环节都有着重要的作用。线粒体拥有自身的遗传物质和遗传体系，线粒体基因组是独立于染色体基因组之外的细胞器基因组，不参与染色体基因重组，因此具有基因组成稳定、普遍为母系遗传、极少发生重组、基因排列相对保守等特点。

昆虫线粒体DNA（mtDNA）长度为16 kb左右，结构也为环状闭合双链 DNA，由37个基因组成，包括2个rRNA基因，22个tRNA基因和13个蛋白编码基因， 此外还有一段非编码区，又名控制区或 AT 富集区。昆虫线粒体基因组上的基因根据编码方向不同分为H链（正向编码）和L链（反向编码），遵循母性遗传原则。线粒体DNA显示出来的差异不是基因重组，而是基因突变的结果。对mtDNA的系统分析可直接反映出种的母性发展史，随着测序技术的快速发展和高通量测序的应用，测定了大量昆虫线粒体基因组序列。因此，mtDNA分析已成为研究昆虫种群遗传和系统演化的重要方法。

2 乳白蚁属线粒体基因研究现状

据前期学者们的研究发现，目前测定的乳白蚁属线粒体全基因组序列均编码37个基因，包含22个tRNA基因、13个蛋白基因和2个rRNA基因以及一个长度不均的非编码区［5］，其中23个基因（9个蛋白基因、14个tRNA基因）由J链编码，剩余的14个基因由N链编码。乳白蚁属线粒体全基因组排列顺序与其他白蚁物种的排列顺序一致［6］，基因的间隔区与重叠区较小或不存在。

目前，依靠线粒体基因对乳白蚁属下种类进行分类鉴定研究的方式主要分为两类：一类是依靠线粒体基因组中的单个或多个DNA片段，目前应用较多的有12S rRNA、16S rRNA、COI、COII、Cytb等基因。王建国等［7］利用线粒体16S rRNA、COII2个DNA序列片段，对从东南亚原木上截获的乳白蚁属的一些种类和我国及世界其他传入区广泛分布的台湾乳白蚁（C.formosanus）的不同地理种群进行了比较，对一些不同来源地的白蚁种类进行分析归类后推测端明乳白蚁（C.elisae）和曲颚乳白蚁 （C.curvignathus）为相同物种；张卫东等［8］测定了东南亚6种乳白蚁的线粒体16S rRNA基因部分序列，并结合GenBank中乳白蚁同源序列，研究了其系统发育关系，并推断台湾乳白蚁（C.formosanus）与广州乳白蚁 （C.guangzhouensis）存在同物异名的可能；权永兵等［9］对7种乳白蚁的线粒体细胞色素氧化酶COII基因进行测序，并进行序列分析及系统发育研究，推断塞庞乳白蚁（C.sepangensis）和曲颚乳白蚁（C.curvignathus）可能为同物异名种［9］。

另一类是通过测定乳白蚁属线粒体全基因组序列，进行比对分析，构建系统发育树以及进化关系分析。李亚霄［5］通过测定包含4种乳白蚁在内的6种白蚁线粒体全基因组，然后联合NCBI中已发表的其他等翅目白蚁的线粒体全基因组，对60种等翅目白蚁构建了系统发育树，并分析基因编码特点、进化关系等，研究得出了乳白蚁属内4种乳白蚁的进化位置；廖一源［6］对六种白蚁的线粒体全基因组进行了测定，以及系统发育树的构建与简单的进化关系分析，并结合NCBI 数据库中其他白蚁已公开的全基因组数据进行了多重序列比对，并在Cytb基因片段上寻找到了可作为散白蚁属白蚁的分子分类鉴定的DNA条形码。

3 NCBI乳白蚁属线粒体序列公布情况

截至2021年5月15日，NCBI数据库中已经公布的乳白蚁属线粒体基因核苷酸序列共508条：全基因组序列共44条，覆盖了包括澳刀乳白蚁（C.acinaciformis acinaciformis）、阿曼乳白蚁 （C.acinaciformis raあrayi）、端明乳白蚁（C.elisae）、 台湾乳白蚁（C.formosanus）、大唇乳白蚁（C.frenchi）、格斯特乳白蚁（C.gestroi）等在内的17种乳白蚁属白蚁，分布于亚洲、非洲、美洲、大洋洲，其中最短的核苷酸序列为南美乳白蚁（C.testaceus），全长为14 601 bp，最长的为C.lacteus，全长为16 266 bp；线粒体部分基因组核苷酸序列共22条，包括长带乳白蚁 （C.longistriatus）、端 明 乳 白 蚁（C.elisae）、 台 湾 乳 白 蚁（C.formosanus）、广 东 乳 白 蚁 （C.guangzhouensis）4种乳白蚁属白蚁以及7条未列到种的乳白蚁属的部分基因组核苷酸序列。

4 结论

随着世界贸易的日益频繁，我国在进出口过程中面临的外来有害生物检疫风险越来越高。因此，海关检疫人员对外来截获有害生物鉴定技术的需求也越来越强。面对传统形态学鉴定的局限性，如何利用分子生物学技术快速、精准地对乳白蚁属有害生物进行鉴定是目前研究的重要方向。目前越来越多种类乳白蚁属线粒体全基因组序列已被国内外学者测定公布，未来可构建完善的属内进化关系，也为进一步研究、开发更为精准的分子鉴定方法提供重要的基础。