茶籽象ATP合成酶基因在不同海拔选择压力下的遗传分化及结构变异

作者：张守科; 方林鑫; 刘亚宁; 王毅; 张威; 舒金平^*; 张亚波; 汪阳东; 王浩杰

来源：林业科学, 2019, 55(06): 65-73.

• 茶籽象
• ATP合成酶基因
• 遗传分化
• 系统发育
• 海拔
• 选择压力

【目的】基于不同地区茶籽象线粒体ATP合成酶基因遗传分化及结构变异,研究环境压力尤其是海拔对茶籽象不同地理种群遗传多样性及系统发育关系的影响,探讨ATP合成酶基因在适应环境压力中碱基及氨基酸序列结构变化规律,为茶籽象防控提供理论依据。【方法】采集不同地理海拔油茶产区的茶籽象种群,设计ATP合成酶基因特异性引物,PCR扩增获取ATP基因,基于ATP基因应用相关分析软件分析碱基序列遗传多样性及系统发育关系,分析氨基酸序列结构差异及氨基酸使用频率。【结果】获得32个单倍型(NCBI:MH560360—MH560391),其中存在5个共享单倍型,包含个体数2～36不等;茶籽象各地理种群遗传多样性分化无明显规律(核酸多样性π为0.000 86～0.048 03),茶籽象种群扩张不明显(Tajima’s D<0,P> 0.05; Fu’s Fs> 0);依据地理海拔,茶籽象种群可显著聚为低海拔和高海拔2个分支,2个分支间受到显著的环境正选择(选择系数:高海拔ω=1.65,低海拔ω=2.26,LRT P<0.001),分化明显(Fst=0.374,P<0.001);低海拔分支ATP8编码解氨基酸序列(36个保守位点)较高海拔分支(27个保守位点)更为保守,且高海拔分支酸性氨基酸使用率较高,这可能与昆虫为适应高海拔而增加蛋白稳定性、提高氧结合效率以及氧化呼吸效率有关。【结论】茶籽象种群ATP合成酶基因分化程度不高,但存在对海拔明显的适应性进化。

• 单位
  中国林业科学研究院亚热带林业研究所; 林木遗传育种国家重点实验室; 南京林业大学