杭州地區(qū)扶桑綿粉蚧危害調(diào)查及系統(tǒng)進(jìn)化分析

張莉麗, 林　丹, 王道澤, 尉吉乾, 仇智靈， 吳慧明, 饒　瓊*

1杭州市植保土肥總站，浙江 杭州 310020;2浙江農(nóng)林大學(xué)農(nóng)業(yè)與食品科學(xué)學(xué)院，浙江 臨安 311300；3臨安市農(nóng)技推廣中心，浙江 臨安 311300

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杭州地區(qū)扶桑綿粉蚧危害調(diào)查及系統(tǒng)進(jìn)化分析

張莉麗1, 林丹2, 王道澤1, 尉吉乾1, 仇智靈3， 吳慧明2, 饒瓊2*

1杭州市植保土肥總站，浙江 杭州 310020;2浙江農(nóng)林大學(xué)農(nóng)業(yè)與食品科學(xué)學(xué)院，浙江 臨安 311300；3臨安市農(nóng)技推廣中心，浙江 臨安 311300

摘要:【背景】扶桑綿粉蚧是近年來入侵我國的重要檢疫性害蟲，在我國多個省份均有發(fā)生，造成了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。【方法】于2009—2015年對杭州地區(qū)扶桑綿粉蚧的發(fā)生危害情況進(jìn)行了實地調(diào)查，同時結(jié)合mtDNA COI分子標(biāo)記方法，對扶桑綿粉蚧進(jìn)行分子鑒定和系統(tǒng)進(jìn)化分析。【結(jié)果】杭州市余杭區(qū)、蕭山區(qū)和臨安市3個地區(qū)發(fā)現(xiàn)扶桑綿粉蚧分布，共調(diào)查到寄主植物38科61屬68種，以辣椒、茄子、番茄、南瓜、棉花、芝麻、菊花、苦荬菜、大花馬齒莧和五色梅受害最嚴(yán)重。系統(tǒng)進(jìn)化分析表明，杭州地區(qū)的扶桑綿粉蚧未發(fā)生明顯的遺傳分化，與我國其他地區(qū)扶桑綿粉蚧mtDNA COI基因相似度為99.4%～100%。【結(jié)論與意義】本研究為進(jìn)一步研究扶桑綿粉蚧的遺傳進(jìn)化、可能的侵入途徑以及科學(xué)防控提供了理論基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞:扶桑綿粉蚧； mtDNA COI； 系統(tǒng)進(jìn)化； 入侵

扶桑綿粉蚧PhenacoccussolenopsisTinsley又名棉花粉蚧，是一種繁殖能力強(qiáng)、寄主廣且傳播迅速的害蟲，主要以刺吸式口器吸食植物幼嫩部位(嫩枝、葉片、花芽和葉柄等)汁液，是一種嚴(yán)重威脅農(nóng)林業(yè)安全生產(chǎn)的危險性入侵害蟲(馬駿等，2009； 武三安和張潤志，2009)。扶桑綿粉蚧分布廣泛且易擴(kuò)散，起源于北美洲，隨苗木、接穗及果品的調(diào)運迅速向世界各地蔓延。2008年，扶桑綿粉蚧在我國廣東首次被發(fā)現(xiàn)，此后陸續(xù)在海南、浙江、新疆、陜西、安徽、云南、江蘇等多個省市發(fā)生，造成了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失(高霞等，2012； 胡婕等，2014； 苗廣飛和黃超，2013； 王俊等，2014； 徐衛(wèi)等，2009； 閆鵬飛等，2013； 周灣等，2010)。通過GARP生態(tài)位模型分析，扶桑綿粉蚧在我國的危害風(fēng)險性大，適生區(qū)包括全國絕大多數(shù)省、市、自治區(qū)的部分地區(qū)，特別是一些蔬菜、棉花種植區(qū)如長江中下游棉花區(qū)，其潛在威脅更大(王艷平等，2009)。杭州地區(qū)于2009年首次發(fā)現(xiàn)扶桑綿粉蚧危害(周灣等，2010)。為更加準(zhǔn)確地掌握該地區(qū)疫情發(fā)生動態(tài)和擴(kuò)散趨勢，本研究調(diào)查了2009—2015年杭州地區(qū)扶桑綿粉蚧的分布和危害情況，并對該地區(qū)扶桑綿粉蚧的mtDNA COI基因進(jìn)行測序和系統(tǒng)進(jìn)化分析，為扶桑綿粉蚧的監(jiān)測和防控提供參考。

1材料與方法

1.1扶桑綿粉蚧調(diào)查方法

2009—2015年，在杭州地區(qū)組織扶桑綿粉蚧專項普查7次，普查面積2.2萬 hm2，重點調(diào)查綠化帶、草花種植基地、農(nóng)產(chǎn)品(花木)交易市場及周圍區(qū)域，調(diào)查對象以花卉、蔬菜、雜草及重要農(nóng)林經(jīng)濟(jì)作物為主。調(diào)查時仔細(xì)觀察植株各部位尤其是幼嫩部分，當(dāng)植株上存在一定數(shù)量扶桑綿粉蚧的若蟲，便可認(rèn)定該植株為其寄主植物。

危害程度按蟲口密度劃分：(1)輕發(fā)生，寄主植物上只有零星蟲(<7.5頭·m-2)；(2)中發(fā)生，寄主植物上蟲量少，極易查到(7.5～45頭·m-2)；(3)重發(fā)生，寄主植物上蟲量較多(>45頭·m-2)。拍攝記錄寄主植物的為害部位，并記錄已確定的寄主植物種名或請相關(guān)專家鑒定寄主植物種類。

1.2扶桑綿粉蚧分子鑒定

1.2.1DNA提取2015年分別于杭州3個發(fā)生地臨安、余杭、蕭山采集扶桑綿粉蚧樣品，挑選單頭扶桑綿粉蚧提取DNA，方法如下：用ddH2O清洗后，吸取50 μL裂解液(50 mmol·L-1KCl、10 mmol·L-1Tris pH 8.4、0.2% gelatin、0.45% Tween 20、0.45% NP40、60 mg·mL-1proteinase K)于封口膜上，將單頭粉蚧置于裂解液中，用PCR管底部研磨，將勻漿液置于65 ℃水浴30 min，100 ℃沸水浴10 min，短暫離心后將DNA樣品置于-20 ℃冰箱中保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2.2PCR擴(kuò)增引物參照Gullanetal.(2003)設(shè)計，PCR反應(yīng)體系總體積50 μL，其中ddH2O 30 μL、10×PCR Buffer 5 μL、dNTP 4 μL、Mg2+4 μL、DNA模板2μL、上游引物(10 μmol·L-1)2 μL、下游引物(10 μmol·L-1)2 μL、Taq酶1 μL。反應(yīng)條件為94 ℃預(yù)變性5 min；95 ℃變性1 min，52 ℃退火1 min，72 ℃延伸1.5 min，共30個循環(huán)；72 ℃終延伸5 min。PCR產(chǎn)物保存于4 ℃冰箱中備用。PCR產(chǎn)物用1.5%的瓊脂糖凝膠電泳檢測。

1.2.3系統(tǒng)發(fā)育分析PCR產(chǎn)物經(jīng)回收純化后，送上海生工生物工程公司測序，得到測序結(jié)果與其他相關(guān)序列用MEGA 6.06軟件進(jìn)行比較分析，通過NJ模型構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹，并計算遺傳距離。

2結(jié)果與分析

2.1發(fā)生與分布

杭州市2009年11月首次在余杭區(qū)發(fā)現(xiàn)扶桑綿粉蚧，截至2015年年底，杭州地區(qū)扶桑綿粉蚧主要分布在余杭區(qū)喬司街道、良渚街道，蕭山區(qū)北干街道和臨安市錦城街道、錦北街道，發(fā)生面積分別為2.0、5.8、2.5和0.7 hm2。

2.2扶桑綿粉蚧寄主植物種類

本次普查中共發(fā)現(xiàn)扶桑綿粉蚧的寄主植物38科61屬68種，主要為豆科、茄科、葫蘆科、錦葵科、胡麻科、菊科、馬齒莧科和馬鞭草科植物，其中以辣椒、茄子、番茄、南瓜、棉花、芝麻、菊花、苦荬菜、大花馬齒莧和五色梅等受害最嚴(yán)重，受害率達(dá)100%，且蟲口高度密集(表1、圖1)。

2.3分子鑒定及系統(tǒng)進(jìn)化研究

共測得3個地區(qū)的26個扶桑綿粉蚧mtCOI基因序列，基因片段大小約為400 bp，通過Blast比對分析，獲得2個扶桑綿粉蚧單倍型：除1個臨安地區(qū)的樣品外(單倍型HZ-Ps01)，其他所有樣品的序列相似度均為100%(單倍型HZ-Ps)。通過NCBI數(shù)據(jù)庫與其他地區(qū)的扶桑綿粉蚧以及與其相似度較高的粉蚧mtCOI序列進(jìn)行比對，并構(gòu)建系統(tǒng)進(jìn)化樹(圖2)，分析遺傳距離(表2)。結(jié)果顯示，本研究測定的扶桑綿粉蚧與其他地區(qū)的扶桑綿粉蚧聚為一個分支：①與我國其他地區(qū)，如廣西、湖北、廣東、江蘇、海南等地的扶桑綿粉蚧(KJ620516、KF878038、KF878039)相似度為99.4%～100%；②與亞洲其他地區(qū)，如巴基斯坦的扶桑綿粉蚧(AB499696)相似度為99.1%～99.7%，菲律賓、越南、印度等地的扶桑綿粉蚧(KF442959、KF878057、KC985430)相似度為99.4%～100%；③與美洲地區(qū)，如巴西部分地區(qū)的扶桑綿粉蚧相似度為99.4%～100%(KJ530610)，美國加利福尼亞州的扶桑綿粉蚧(JN112802)相似度為98.4%～99.1%，其中美國佛羅里達(dá)州的扶桑綿粉蚧(EU267210)分化最大，相似度僅為95.6%～96.4%。另外，石蒜綿粉蚧(P.solani，KJ620517)和槭樹綿粉蚧(P.aceris，JN546626)是扶桑綿粉蚧的同屬近緣種，相似度分別為90.5%～91.4%和86.5%～86.6%；與其他屬粉蚧相比，康氏粉蚧(Pseudococcuscomstocki，AB513658)與扶桑綿粉蚧的親緣關(guān)系最近，相似度為87.0%～88.2%。

續(xù)表1

3討論

扶桑綿粉蚧為多食性害蟲，寄主范圍廣，包括大田作物、蔬菜、觀賞植物、雜草、灌木和喬木等，我國共記錄寄主植物40科87屬99種(閆鵬飛等，2013)。扶桑綿粉蚧在浙江省的寄主植物由2009年的19科29種增加到2011年的33科66種(周灣等，2010、2012)，杭州市扶桑綿粉蚧的發(fā)生為局部散點式分布。在本次普查中，扶桑綿粉蚧的寄主植物已增加到38科61屬68種。根據(jù)監(jiān)測點數(shù)據(jù)顯示，2013年8月芝麻上平均株危害率為82.8%，茄子和番茄株危害率達(dá)100%，嚴(yán)重時造成絕收。

本研究中的扶桑綿粉蚧與來自中國、巴西、巴基斯坦、越南的扶桑綿粉蚧相似度較高(相似度99.4%～100%)，而與美國佛羅里達(dá)的扶桑綿粉蚧存在一定遺傳距離(遺傳分歧為3.6%～4.4%)。這與Chuetal.(2009)和趙靜等(2014)認(rèn)為扶桑綿粉蚧存在兩大支系(中國+印度+巴基斯坦)+美國加利福尼亞州支系和美國佛羅里達(dá)支系的結(jié)論一致。目前，國內(nèi)浙江、廣東、廣西、江蘇、海南等地的扶桑綿粉蚧的同源性達(dá)100%，表明我國的扶桑綿粉蚧還未發(fā)現(xiàn)支系分歧，均為(中國+印度+巴基斯坦)+美國加利福尼亞州支系。趙靜等(2014)對我國6個地區(qū)的扶桑綿粉蚧序列樣品進(jìn)行比對分析，推測我國長江中下游地區(qū)棉區(qū)(如安徽安慶等地)的扶桑綿粉蚧可能是從我國東南、西南扶桑綿粉蚧疫情發(fā)生區(qū)隨苗木調(diào)運而來，且該蟲于2008年首次在廣東發(fā)現(xiàn)，傳入我國的時間尚短，其mtCOI基因只存在少量變異堿基。本研究中，杭州市地區(qū)的扶桑綿粉蚧的序列幾乎不存在差異，未發(fā)生明顯的遺傳分化，據(jù)此推斷，這3個發(fā)生區(qū)域的扶桑綿粉蚧很可能來源于同一個地區(qū)，即可能從國內(nèi)其他已發(fā)生危害地區(qū)傳入，并在杭州市內(nèi)隨苗木調(diào)運而擴(kuò)散。因此應(yīng)加強(qiáng)檢疫，對從發(fā)生區(qū)調(diào)入的寄主植物及產(chǎn)品加強(qiáng)調(diào)運復(fù)檢，防止疫情再次傳入和擴(kuò)散。

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(責(zé)任編輯:郭瑩)

Infestation and phylogenetic study of an invasive mealybugPhenacoccussolenopsisin Hangzhou

Li-li ZHANG1, Dan LIN2, Dao-ze WANG1, Ji-qian WEI1, Zhi-ling QIU3, Hui-ming WU2, Qiong RAO2*

1HangzhouPlantProtection&FertilizerStation，Hangzhou,Zhejiang310020，China;2SchoolofAgricultureandFoodScience，ZhejiangA&FUniversity，Lin′an,Zhejiang311300，China;3Lin′anAgriculturalTechnologyExtensionCenter，Lin′an,Zhejiang311300，China

Abstract:【Background】 The cotton mealybug,PhenacoccussolenopsisTinsley, is an important invasive pest, which has spread rapidly and caused serious damage in China in recent years. 【Method】 During 2009 to 2015, we investigated the infestation ofP.solenopsisin Hangzhou. We also identified the plants on which mealybug were present and constructed a phylogeny tree based on mtDNA COI sequencing. 【Result】 The results showedP.solenopsiswere dispersedly distributed in Yuhang, Xiaoshan and Lin′an counties of the Province of Hangzhou. Altogether presence of the mealy bug 68 plant species from 61 genera and belonging to 38 families were recorded, among whichCapsicumannuum,Solanummelongena,Solanumlycopersicum,Cucurbitamoschata,Gossypiumsp.,Sesamumindicum,Dendranthemamorifolium,Ixerispolycephala,PortulacagrandifloraandLantanacamaracaused the most damage. Based on mtDNA COI sequences, the results showed there was no obvious genetic differentiation among the populations ofP.Solenopsisfrom Hangzhou. The phylogenetic analysis revealed theP.Solenopsisfrom Hangzhou shared 99.4%～100% identity with others from China. 【Conclusion and significance】 The results provided the theoretical foundation for the studies of genetic evolution, invasive ways, prevention and control ofP.solenopsis.

Key words:Phenacoccussolenopsis; mtDNA COI; phylogenetic analysis; invasion

收稿日期(Received)：2015-07-30接受日期(Accepted)： 2015-09-13

基金項目:浙江省自然科學(xué)基金(LY14C140003); 杭州市社會發(fā)展科研專項(20110533B210); 浙江農(nóng)林大學(xué)科研發(fā)展基金人才啟動項目(2013FR030)

作者簡介:張莉麗， 女， 高級農(nóng)藝師。 研究方向： 外來有害生物監(jiān)測與防控技術(shù)。 E-mail: lilyzh_hz@126.com *通訊作者(Author for correspondence), E-mail: qiong.rao@163.com

DOI:10. 3969/j.issn.2095-1787.2016.02.008