1。介绍
蜜蜂的多样性(
api spp)是重要的农业地区,因为他们发挥着至关重要的作用在各种各样的作物授粉花朵
1 ]。大森林地区越来越分散的农业和其他土地管理,增加在较大的单一和工业领域。此外,气候变化变得更加严重。这些变化可能影响的多样性
api 种虫害,因为每一个物种都有不同的食品工厂和栖息地偏好。
的多样性
api 种虫害在泰国被报道在过去的几十年里。在形态学变化
答:florea (
2 ),
答:andreniformis (
3 ),而
答:dorsata (
4 ),以及遗传变异
答:dorsata 和
蜜蜂 (
5 ,
6 ]。研究的遗传变异
api 使用了线粒体DNA基因片段(
7 ,
8 ),单核苷酸多态性(
9 ],异型酶(
10 )来区分品种,并提供一个更强大的方法来确定和蜜蜂种群之间的遗传变异的程度。
线粒体基因是最受欢迎的分子标记用于确定昆虫遗传多样性的程度(
11 ]从线粒体基因组通常显示更高的平均变异率比核基因组(10 x) [
12 )由于核苷酸不平衡(
13 )和小的有效种群大小与有效的单倍体遗传在真核生物分类单元(
14 ]。群居昆虫,一妻多夫的交配系统似乎插入线粒体基因替换率高于以来核基因专门通过母系血统(线粒体DNA是遗传的
15 ]。因此,线粒体DNA的继承传播通过只有一个皇后,而核基因组来源于父母。这导致偏见之间的有效大小核和线粒体DNA池(
16 ]。
然而,只有线粒体DNA作为遗传标记的使用来解决系统发育研究不够,可能会导致错误的结果。因此,核和线粒体基因组之间的系统发育关系进行比较和结合
17 ]。核基因内含子似乎接受这种分析。使用最大似然(ML)和neighbour-joining线粒体的分析
NADH脱氢酶亚基2 (
阐述 )和核
延长因子1 -
α
(
EF1 -
α
)基因内区
api 种虫害产生相同的基本拓扑结构
api spp。
18 ]。
尽管等限制分类组织的决议
api 种虫害已经报道,不确定性在蜜蜂有关系统发育关系的重要方面,和更多的数据需要确认蜜蜂多样性在泰国的状态。因此,这项工作旨在研究遗传变异水平和系统内部和之间的关系
api 种虫害的数量在泰国使用部分核的数据序列
28 s rRNA 地区与线粒体
细胞色素b 基因(
cytb )。这些数据将提供补充信息和更令人满意的理解和系统发育变异和原点
api 种虫害在进化的时间尺度。
2。材料和方法
2.1。样品收集
76蜜蜂的殖民地,包括
api cerana (26),
蜜蜂 (11),
答:dorsata (15),
答:florea (22)和
答:andreniformis (2)收集从12省东部、中部、北部、西部、泰国南部,从8°46 04.4′′′N - 18°45 34.1′′′N纬度和98°57 56.3′′′E 102°27′09.0′′E经度在2016年和2017年期间(图
1 和补充
1 )。样本与干冰冷冻和储存在-20°C在实验室之前使用。
图1
抽样的网站
api 在泰国种虫害。
2.2。部分核苷酸序列的28 s rRNA Cytb基因
总基因组DNA从胸腔中提取使用QIAamp®DNA迷你包(目录# 51304,试剂盒)。的
28 s rRNA 和
cytb 基因片段被放大使用聚合酶链反应(PCR)和具体
28 s rRNA (向前:5′-AGAGAGAGTTCAAGAGTACGTG-3′和反向:5′-TAGTTCACCATCTTTCGGGTCCC-3′)
cytb (向前:5′-TGAAATTTTGGATCAATTCTTGG 3′和扭转:5′- TCCAAGAGGATTAGATGATCCAG 3′)引物对(
3 ,
19 ]。每个25进行PCR扩增
μ 12.5 l最后反应体积组成
μ l 2 x EmeraldAmp®PCR反应混合液(目录# RR300A、豆类),1
μ l的10
μ 正向和反向引物,至少30 ng的基因组DNA模板和nuclease-free蒸馏H2 o .热循环条件是紧随其后的94°C 2分30秒35 94°C的周期为1分钟,1分钟x°C (x = 65°C
28 s rRNA 和50°C
cytb )和72°C 1分钟,然后最后一个72°C电泳后10分钟。2% (w / v)琼脂糖凝胶在80 v 30分钟,PCR产物溴化乙锭染色后被紫外线透照可视化。预期的产品尺寸的放大
28 s rRNA 和
cytb 分别碎片710和520个基点。放大DNA片段被纯化使用QIAquick凝胶净化设备(目录# 28704,试剂盒),然后商业直接测序Macrogen Inc .(韩国)。获得的序列被用来寻找同源序列的国家生物技术信息中心(NCBI)基因库数据库使用BLASTn算法和对齐。
2.3。序列分析和多样性指数
MEGA7程序7.0版(
20. )是用于生成多重序列比对和获得之间的替换序列的数量,核苷酸组成,过渡或颠换比率
28 s rRNA 和
cytb 序列。种内遗传变异和物种之间的数量被确定为单(没有),多态的网站(
年代 ),单体型的多样性(
h )[
21 ),平均核苷酸差异(k)和核苷酸多样性(
π )[
22 ),使用DNAsp V.5.0程序(
23 ]。序列差异(%)与朱克斯和康托尔(
24 ),在物种之间和核苷酸的平均数差异估计使用MEGA7 V7.0和ARLEQUIN版本3.5.2.2软件(
25 ]。
2.4。系统发育分析
毫升和贝叶斯推理(BI)方法被用来重建的系统发育关系
28 s rRNA 和
cytb 序列。核苷酸替换的最佳模式是决定使用Akaike信息准则(AIC)毫升(
26 )和贝叶斯信息准则(BIC) BI (
27 )作为实现Kakusan 4项目(
28 ]。1000毫升分析在Treefinder引导复制估计分支信心值(
29日 ]。树拓扑与引导值(BV) 70%或更大的被视为充分解决。BI是使用MrBayes V3.1程序执行
30. )使用选定的模型有四个同步链运行至少1000000代从一个随机的树,用树抽样每100代。毫升和BI系统树的共识。
3所示。结果
3.1。分子数据和序列分析
共有106个序列(73序列
28 s rRNA 和33个序列
cytb )获得并沉积在基因库中列出与加入代码补充
1 。的平均核苷酸组成
28 s rRNA 序列之间没有多大变化
api 物种,所有物种的平均水平(17.33%)、T (21.05%)、G(31.84%)和C(29.78%)、高GC含量为61.6%(补充
2 )。平均
cytb 序列组成略有不同物种之间,平均之间的所有物种(34.2%)、T (42.5%)、G(11.8%)和C(11.4%), 77.2%的A + T含量高(补充剂
2 和
3 )。
为
28 s rRNA 75人进行了分析,共有612个职位进行分析最后的数据集。颠换网站比转换(表那么频繁
1 )。为
cytb ,33岁的序列进行了分析,包括
1
年代
t
,
2
n
d
,
3
r
d
密码子和非编码的位置分别,共有325个职位在最后的数据集有76多态网站,其中27个网站显示转换,42网站显示颠换,和七个网站进行替换(表两种类型的基地
1 )。
表1
频率(%)的转换和颠换的
28 s rRNA 和
cytb 。
物种 (没有。的序列)
转换
颠换
A / G
T / C
A / T
A / C
G / T)
G / C
28 s rRNA
答:cerana (26)∗
0
0
19.34
23.94
26.07
30.68
答:florea (22)∗
34.21
0
12.74
15.41
17.48
20.15
答:dorsata (15)∗
52.79
0
9.13
11.12
12.49
14.48
蜜蜂 (11)∗
42.72
0
10.94
13.68
14.93
17.67
所有物种(75)∗∗ (包括
答:andreniformis )
32.69
29.73
7.22
8.85
9.94
11.57
cytb
答:cerana (10)∗
8.65
79.41
4.53
2.68
3.29
1.44
答:florea (11)∗
0
0
38.30
23.58
26.42
11.70
蜜蜂 (9)∗
0.08
99.54
0.14
0.08
0.10
0.04
所有物种(33)∗∗ (包括
答:andreniformis 和
答:dorsata )
25.98
28.56
17.28
10.35
12.39
5.46
备注:“∗”和“∗∗”显示在和核苷酸组成,分别
api 在泰国物种的不同地区。
基于序列比对在物种内,
28 s rRNA 显示较低的遗传多样性指数和低的遗传变异在亚洲
api 仕达屋优先计划
。 (表
2 和
3 )。序列散度(两两比较)
28 s rRNA 在
答:cerana ,
a . florea 和
答:dorsata 来自612、638和627个基点,分别使用26、22日和15个序列来自泰国(表吗
3 )。物种之间的序列比对发现19多态网站包括七十一/ G转换6 T / C转换,两个A / T颠换,3 G / T颠换,1 G / C颠换。物种之间的转换和颠换突变
28 s rRNA 序列分别为62.42%和37.58%,分别。我们的研究结果还表明,种内序列散度低于种间序列散度(表
4 )。为
cytb ,只有一个和两个序列被获得
答:dorsata 和
答:andreniformis ,分别。每个序列的基本差异数量从385个职位表所示
4 ,33个不同序列在五种变体。物种之间的序列比对发现76多态的网站,其中有11个A / G转换,20 T / C转换,37 A / T颠换,1 G / T转换,1 G / C过渡,和7个站点进行替换这两种类型的基地。转换和颠换的突变
cytb 序列物种之间分别为54.54%和55.46%,分别。均值序列散度的变异为8.9%。一般来说,散度序列高物种间,从6.5到25.2%,较低的同一物种的个体之间。
表2
分子内的多样性指数
28 s rRNA 和
cytb 在每一个序列
api 在泰国的物种。
物种 (没有。的序列)
不。
年代
h (±SD)
k
π ±SD)
28 s rRNA
答:cerana (26)
2
1
0.212±0.097
0.212
0.00033±0.00041
答:florea (22)
3
2
0.394±0.119
0.541
0.00085±0.00086
答:dorsata (15)
4
10
0.371±0.153
1.333
0.00213±0.00491
Cytb
答:cerana (10)
8
16
0.933±0.077
5.956
0.0154±0.0147
答:florea (11)
3
3
0.473±0.162
1.200
0.00201±0.00250
单(没有),多态的网站(
年代 ),单体型的多样性(
h )[
21 ),平均核苷酸差异(k)和核苷酸多样性(
π )[
22 )和标准差(SD)。
表3
估计序列的散度
28 s rRNA 序列对每个物种。在物种序列散度(%)是对角线上方,而核苷酸的平均数差异低于对角线。
答:cerana
中央(Samutsongkram)
Ratchaburi西(北)
北(清迈,南)
东(Chanthaburi)
南(Chumphon Suratthani洛坤府)
中央
- - - - - -
0.03
0.07
0.04
0.04
西
0.25
- - - - - -
0.06
0
0
北
0.45
0.40
- - - - - -
0.06
0.06
东
0.25
0
0.40
- - - - - -
0
南
0.25
0
0.40
0
- - - - - -
答:florea
中央(Samutsongkram Nakhonsawan)
Ratchaburi西(北)
东(Chanthaburi)
南(Chumphon)
北(奇特)
中央
- - - - - -
0.08
0.03
0.03
0.01
西
0.57
- - - - - -
0.07
0.07
0.01
东
0.20
0.50
- - - - - -
0.00
0.09
南
0.20
0.50
0.00
- - - - - -
0.09
北
0.64
0.77
0.60
0.60
- - - - - -
答:dorsata
中央(Samutsongkram Nakhonsawan)
西(北)
北 (南)
南(Suratthani)
中央
- - - - - -
0.24
0.29
0.24
西
1.50
- - - - - -
0.05
0.00
北
1.83
0.33
- - - - - -
0.05
南
1.50
0.00
0.33
- - - - - -
表4
估计序列的散度
28 s rRNA 和
cytb 序列对物种之间。的两两比较使用612和383个基点
28 srrna 和
cytb 序列,分别。
28 s rRNA
答:cerana
蜜蜂
答:dorsata
答:florea
答:andreniformis
答:cerana
- - - - - -
0.55
0.61
1.20
1.17
蜜蜂
3.39
- - - - - -
0.81
1.05
1.05
答:dorsata
3.76
4.98
- - - - - -
1.13
1.09
答:florea
7.29
6.42
6.86
- - - - - -
0.03
答:andreniformis
7.11
6.36
6.67
0.23
- - - - - -
cytb
蜜蜂
答:andreniformis
答:dorsata
答:cerana
答:florea
蜜蜂
- - - - - -
11.48
10.58
10.22
13.07
答:andreniformis
34.61
- - - - - -
12.89
12.49
7.35
答:dorsata
34.00
38.50
- - - - - -
12.59
13.45
答:cerana
32.50
37.40
38.30
- - - - - -
12.19
答:florea
39.00
22.77
42.00
36.57
- - - - - -
在物种序列散度(%)是对角线上方,而核苷酸的平均数差异低于对角线。
基于
cytb 序列比对,
cytb 分析
答:cerana (n = 10)显示八个单从16多态的网站包含4 A / G转换,8 T / C转换,4 A / T颠换(补充
4 )。的
答:cerana 泰国南部人口显示一个明确的序列从泰国其他地区差异。在物种序列散度(%)和核苷酸的平均数差异观察之间的两两比较
答:cerana 如表所示
5 。最高的序列差异当HAP1-HAP6(包括检测
答:cerana 从东、中部、西部)相比HAP7和HAP8(来自南部地区)(补充
4 )。这些结果表明,
答:cerana 在泰国南部从不同的人口比泰国其他地区。
表5
估计序列散度在
cytb 序列对(383个基点)
答:cerana (10个样本)
答:florea (11个样本)。
答:cerana
Chantaburi(东)
北(西)
Samutsongkram(中央)
Suratthani(南)
Chantaburi(东)
- - - - - -
0.84
1.05
3.88
北(西)
3.22
- - - - - -
0.26
3.06
Samutsongkram(中央)
4.00
1.00
- - - - - -
2.79
Suratthani(南)
14.50
11.50
10.5
- - - - - -
答:florea
Chantaburi(东)
Chumphon(南)
披集府(北)
Ratchaburi(西)
Samutsongkram(中央)
Chantaburi(东)
- - - - - -
0
0.24
0
0.74
Chumphon(南)
0
- - - - - -
0.24
0
0.74
披集府 (北)
1.00
1.00
- - - - - -
0.24
0.49
Ratchaburi(西)
0
0
1.00
- - - - - -
0.74
Samutsongkram(中央)
3.00
3.00
2.00
3.00
- - - - - -
序列差异(%)与朱克斯和康托对角线上方物种之间和核苷酸的平均数差异低于对角线。
在
答:florea 的两两比较
cytb 序列的建议
答:florea 从两个殖民地SA(中部地区)(表略不同于其他地区
5 )。有趣的是,序列之间的差异
答:cerana 和
蜜蜂 (10.22%)低于中
答:dorsata ,
答:florea ,
答:andreniformis (表
4 )。与此同时,
答:florea 显示更少的序列差异
答:andreniformis (7.35%)比
答:cerana 和
蜜蜂 (分别为12.19%和13.07%)。
3.2。系统发育分析
进化的最佳模型构建系统发育树的ML分析发现的AIC TVM +γ,在树的BI BIC HKY85 +均匀。毫升的树木建造的
28 s rRNA 和
cytb 基因序列对应的BI树在本质上是一样的,所以这里只毫升树拓扑说明(数字
2 和
3 )。
图2
在泰国蜜蜂物种的系统发育关系基于ML的28 s rRNA序列分析。
三角科里纳 (加入# FJ042138)是利用外围集团。节点支持从贝叶斯推断PP和ML BV。样本(物种/地理位置)代码中作为补充
1 。
图3
在泰国蜜蜂物种的系统发育关系基于cytb序列由BI和包括
api 仕达屋优先计划
。 从基因库(加入# KC294229、EU040176 EU040168, EU040165, JX982136, KC170303, AP017941, AP017942,和GQ162109)。
三角科里纳 (加入# AY575081)是利用外围集团。节点支持贝叶斯PP和ML BV。样本(物种/地理位置)代码中作为补充
1 。
为
28 s rRNA 序列(612 - 638个基点),在系统发育关系
答:cerana ,
a . florea 和
答:dorsata 从所有地理区域显示,没有证据表明地理集群在系统发育树中,尽管外来
蜜蜂 显示一些物种内的分歧。总体而言,较低的遗传变异在所有亚洲
api 仕达屋优先计划
。 本研究的发现是基于75年的序列+两个序列的
答:andreniformis 从基因库和使用
三角科里纳 作为一个外集团(图
2 )。的
api 仕达屋优先计划
。 被分为四个主要演化支(BV范围从50 - 98%,PP范围从0.60到0.95),强烈支持的单系统
api 物种在泰国(BV = 100%, PP = 1.0)。有趣的是,所有的四个
api 物种明显分成各自物种进化枝,除了两个矮蜜蜂物种,
答:florea 和
答:andreniformis ,这并没有完全解决(图
2 )。这反映了低序列差异这些矮的物种,这是基础
api 组(图
2 )。
为
cytb 地区(383 bp的长度),毫升系统发育系统树图基于33序列从这项研究
api 物种包括只有一个和两个序列
答:dorsata 和
答:andreniformis 分别加5个序列
api 仕达屋优先计划
。 从基因库被采用
t·科利纳 外围集团。获得的树显示四个主要演化支(图
3 ),每个
api 物种显然是分开的其他人,包括
答:florea 和
答:andreniformis 。虽然
答:florea 在泰国被划分为小的子组人群中有三个单从Samutsongkram(中部),有一个低水平的遗传变异
cytb 在
答:florea 人群。基组
答:dorsata 。为
答:cerana (进化枝1)10
答:cerana 本研究的样本在泰国+ 3
答:cerana 序列从基因库被分为两大组的泰国南部和其他地区,加一群在东部地区(图
3 )。的
答:cerana 数量由Suratthani显然是与其他地区分离(BV = 100%;页= 0.95),而泰国东部样本显示微小的区别从其他地区虽然这只有微弱的支持(BV = 64%)。这种低支持可能反映了核苷酸差异单(补充
4 ),仍放置在相同的进化枝。这些结果表明,
答:cerana 在泰国南部从不同的人口与泰国其他地区。
4所示。讨论
总共有73
28 s rRNA 和33
cytb 序列。整个序列内基因片段和物种间的多样性很低,特别是对于
28 s rRNA 显示所有单只有轻微的序列差异(0.7%)。这表明,几乎没有变化
28 s rRNA 在
api 仕达屋优先计划
。 在泰国。的
28 s rRNA 基因通常是用作代表family-species核基因水平以上,,例如,据报道,最保守的
28 s-d3 区域可以用来定义
Encarsia spp。
31日 ]。
然而,使用
28 s rRNA 可能就不够,特别是在物种水平,下面。除了
28 s rRNA 其他核基因已经被使用,比如
itpr (
32 )和
EF1 -
α
基因内区(
18 ),为了解决家庭水平的发展史在蜜蜂和其他昆虫。然而,核
EF1 -
α
基因内区已经被报道为分类蜜蜂物种之间是有用的,但不是解决物种内(
18 ]。同样,据报道,
28 s rRNA 不太可能恢复深度差异在家庭层面在蜜蜂
33 ]。相比之下,在结合其他基因,如
视蛋白 ,
cytb ,
16 s rRNA ,
28 s rRNA 似乎有助于解决基底蜜蜂散度。
在这项研究中,颠换的数量
cytb 高于的数量在每个转换吗
api 物种(表
1 )。这是在协议与过渡偏见报道之前(
18 ]。在
答:cerana ,
cytb 序列差异范围从0.26到3.88%,但有趣的是,在南部人口高于其他地区的泰国(表
5 )。系统发育结果符合的分子多样性指数
答:cerana ,在那里
答:cerana 在泰国南部人口分开的东部,西部和中部地区(图
3 )。结果可能是生物地理学的解释
答:cerana 。此外,数据同意前面的PCR-RFLP分析(
34 ]。
为
答:florea ,只有很低的
cytb 发现序列散度(0 - 0.74%),只有一个单体型。只有两个殖民地Samutsongkram省(图略不同于他人
3 )。
总的来说,序列的散度
cytb (8.9±5.0%)高于
28 s rRNA (0.7±0.5%),符合更高的进化速率比核线粒体基因组(
11 ]。虽然线粒体
cytb 显示较高的变异,它仍然显示出低的这些变化
api 种虫害在不同的地理区域。这或许反映出,
api 仕达屋优先计划
。 是高度群居和一妻多夫的,这减少了替代率和抵消遗传漂变的影响通过增加有效种群大小(
35 ]。祖先的基因在不同的人群将维护和种群之间的遗传距离减少(
36 ]。其他可能的因素导致较低的遗传变异是迁移行为。迁移的距离
答:dorsata 据报道是50公里宽达200公里(
37 ]。在
答:cerana ,虽然他们迁徙成群,飞数十公里(
38 ),他们也有强烈的倾向去群每年5 - 6次,能很好地适应新的领域,因为它更抵抗一些疾病和害虫的问题在每个区域
39 ]。
毫升和BI系统发育分析
28 s rRNA 和
cytb 显示相同的拓扑序列之间的四个主要演化支
api spp。(ML:数字
2 和
3 )。使用
t·科利纳 随着外围集团,
28 s rRNA 树把矮蜜蜂属内的基底位置,
答:dorsata 是位于基底位置
cytb 树,符合前面分析(
40 ]。虽然这两个
cytb 和
28 s rRNA 本研究系统发育树显然不能解决这些之间的关系
api 物种,他们可以分开
答:dorsata 从别人(图
2 和
3 )。据报道之间的密切关系
答:dorsata 和
答:cerana 在
28 s rRNA 树和分子指标(
32 ]。虽然
答:cerana 和
蜜蜂 已报告是彼此密切相关(
18 ),生态和行为差异
41 ]。在这项研究中,
28 s rRNA 和
cytb 拓扑结构清晰地分离
答:cerana 和
蜜蜂 在泰国,虽然他们仍然比其他更接近对方
api 物种。
尽管这一事实
答:dorsata 和
答:florea open-nesting蜜蜂,
答:dorsata 接近
答:cerana 和
蜜蜂 比
答:florea 和
答:andreniformis 在这项研究中。这可以解释为行为的进化
api 其次,cavity-nesting派生(
42 ]。此外,
答:dorsata 有嗡嗡声舞蹈在白天和夜间,而
答:florea 只有沉默的摇摆舞姿和cavity-nesting蜜蜂改编这摇摆舞姿在黑暗的条件。因此,良好的视觉线索是补偿损失。