張?jiān)?盧紹輝 龔東風(fēng) 馬興莉

(1.安陽(yáng)工學(xué)院生物與食品工程學(xué)院 安陽(yáng) 455000； 2.河南省太行山林業(yè)有害生物野外科學(xué)觀測(cè)研究站 林州 456550；3.河南省林業(yè)科學(xué)研究院 鄭州 450002； 4.北卡羅來(lái)納州立大學(xué)農(nóng)業(yè)與生命科學(xué)學(xué)院有害生物綜合治理中心 羅利27695)

物種遺傳變異與其適應(yīng)環(huán)境的能力和進(jìn)化程度密切相關(guān)，也是物種在新環(huán)境下能夠定殖和遷移的關(guān)鍵因素，而生物入侵能夠引起種群遺傳變異，這為研究入侵生物的生態(tài)和進(jìn)化問(wèn)題提供了理想的模式(Amourouxetal., 2013; Lau, 2015)。分子標(biāo)記是研究物種遺傳變異非常有效的工具，能夠?yàn)槲锓N的起源和分化提供直接證據(jù)，可揭示入侵物種的擴(kuò)散路徑和結(jié)果，并推測(cè)未來(lái)的種群發(fā)生情況(李菁等, 2010; 賓淑英等, 2014; 楊順義等, 2018)。目前已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了多種分子標(biāo)記技術(shù)，而線粒體基因具有進(jìn)化迅速、垂直母系遺傳、重組困難等特點(diǎn)，使其廣泛應(yīng)用于昆蟲種群的遺傳變異和遺傳結(jié)構(gòu)的研究中(王克勤等， 2018; Cameron, 2014; Menetal., 2017)。很多研究已經(jīng)利用昆蟲線粒體細(xì)胞色素氧化酶亞基Ⅰ(cytochrome C oxidase subunit Ⅰ，COⅠ)基因?qū)ΨN群遺傳分化、入侵路徑和入侵來(lái)源等進(jìn)行了深入研究(王蒙等, 2014; 王戎疆等， 2018; Seraphimetal., 2016; Ariasetal., 2018; Chinetal., 2018; Aslametal., 2019)。

懸鈴木方翅網(wǎng)蝽(Corythuchaciliata)(半翅目Hemiptera: 網(wǎng)蝽科Tingidae)(以下簡(jiǎn)稱網(wǎng)蝽)具有快速適應(yīng)新棲息地的特點(diǎn)，在新的生境里經(jīng)常大面積暴發(fā)成災(zāi)(盧紹輝等, 2018; Maceljskietal., 1974)； 目前已經(jīng)成為懸鈴木屬(Platanus)樹(shù)木上的首要害蟲(Bures, 1997)，防治非常困難(Cravedi, 2000)。2002年在長(zhǎng)沙首次發(fā)現(xiàn)該網(wǎng)蝽(Streito, 2006)， 2006年開(kāi)始在武漢市區(qū)大面積暴發(fā)(李傳仁等, 2007)，此后，該網(wǎng)蝽在長(zhǎng)江中下游的多個(gè)區(qū)域相續(xù)被發(fā)現(xiàn)，嚴(yán)重為害懸鈴木屬植物，給城市綠化帶來(lái)了非常大的危害(Juetal., 2009)。自該網(wǎng)蝽入侵我國(guó)以來(lái)，昆蟲研究者對(duì)其生態(tài)生物學(xué)特性、防治方法、重要基因的功能等進(jìn)行了深入的研究(王福蓮等, 2008; 郝德君等, 2012; 付寧寧等, 2017; 李峰奇等, 2018; Juetal., 2011)。Yang 等(2014)發(fā)掘了9個(gè)該網(wǎng)蝽微衛(wèi)星標(biāo)記位點(diǎn)，并對(duì)這9個(gè)微衛(wèi)星標(biāo)記位點(diǎn)在不同地理種群中的有效性進(jìn)行了驗(yàn)證。進(jìn)一步利用這些微衛(wèi)星標(biāo)記位點(diǎn)和3個(gè)線粒體基因的部分核苷酸序列，對(duì)收集于2009年到2014年間我國(guó)的21個(gè)網(wǎng)蝽地理種群和國(guó)外的2個(gè)網(wǎng)蝽地理種群進(jìn)行了遺傳結(jié)構(gòu)研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)這些種群間具有高度的遺傳分化，并推測(cè)該網(wǎng)蝽從東海岸入侵我國(guó)，之后向全國(guó)范圍進(jìn)行擴(kuò)散(Yangetal., 2017)。然而，隨著時(shí)間的推移，懸鈴木方翅網(wǎng)蝽在我國(guó)入侵范圍急劇擴(kuò)大，因此有必要對(duì)該網(wǎng)蝽遺傳結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析和擴(kuò)散路徑的重建。基于此，本研究采用線粒體COⅠ標(biāo)記基因?qū)Σ杉?015年我國(guó)12個(gè)不同地理種群網(wǎng)蝽的遺傳多樣性與遺傳結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，旨在探討網(wǎng)蝽在中國(guó)不同地理種群間的遺傳變異情況、分化程度及基因流水平，據(jù)此分析遺傳分化產(chǎn)生的原因及在我國(guó)擴(kuò)散的中心區(qū)域，并進(jìn)行了入侵趨勢(shì)的分析，從而為有效防治網(wǎng)蝽提供基礎(chǔ)理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料的采集

選擇網(wǎng)蝽為害的懸鈴木，隨機(jī)取下一片葉片，用毛筆將葉片上的網(wǎng)蝽成蟲挑到含有100%酒精的2 mL離心管中，帶回室內(nèi)用顯微鏡進(jìn)行確認(rèn)，之后將確定的網(wǎng)蝽成蟲樣品放到-20 ℃冰箱中保存。每個(gè)點(diǎn)隨機(jī)選取間距在200 m以上的懸鈴木20棵，每一棵樹(shù)收集1頭成蟲，每個(gè)收集點(diǎn)共20頭網(wǎng)蝽成蟲被收集。網(wǎng)蝽成蟲收集時(shí)間在2015年7月，收集地分別在長(zhǎng)沙、武漢、上海、北京、石家莊、濟(jì)南、太原、杭州、成都、重慶、貴陽(yáng)和鄭州共12個(gè)城市。

1.2 基因組DNA的提取

將100%酒精保存的網(wǎng)蝽成蟲從離心管中挑出來(lái)，放到10 cm培養(yǎng)皿中，用ddH2O沖洗2次。將網(wǎng)蝽放到吸水紙上將水吸干，按照DNA提取試劑盒(DP304-03)(天根生化科技公司)提取DNA。用1.2%～1.5%的瓊脂糖電泳和NanoDrop(賽默飛世爾科技公司)檢測(cè)基因組DNA的質(zhì)量和濃度后，將其稀釋同樣的濃度(30 μg·μL-1)，放置于-20 ℃條件下保存?zhèn)溆谩?/p>

1.3 COⅠ基因擴(kuò)增、測(cè)序及拼接

根據(jù)Yang等(2017)的方法對(duì)COⅠ基因進(jìn)行擴(kuò)增，將PCR產(chǎn)物送往上海生工進(jìn)行雙向測(cè)序。將測(cè)序獲得的核苷酸序列去除掉引物，剩余核苷酸序列放到NCBI數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行BLASTn比對(duì)，根據(jù)比對(duì)結(jié)果驗(yàn)證網(wǎng)蝽COⅠ基因核苷酸序列的正確性，隨后以網(wǎng)蝽COⅠ核苷酸序列為基礎(chǔ)進(jìn)行后續(xù)的數(shù)據(jù)分析。

1.4 數(shù)據(jù)分析

參考呼曉慶等(2019)的方法對(duì)不同地理種群網(wǎng)蝽線粒體COⅠ序列進(jìn)行核苷酸組分、保守位點(diǎn)、多態(tài)性位點(diǎn)、單倍型組成、單倍型數(shù)量、單倍型分布(Hap)、單倍型多樣性(haplotype diversity,Hd)、核苷酸多樣性(nucleotide diversity,π)、核苷酸平均差異數(shù)(average number of nucleotide differences,k)、不同地理種群間的固定系數(shù)FST，并依據(jù)(1-FST)/2FST公式計(jì)算種群間基因流動(dòng)值(Nm)。根據(jù)Qin等(2016)的方法構(gòu)建了9個(gè)網(wǎng)蝽單倍型網(wǎng)狀進(jìn)化圖，并進(jìn)行網(wǎng)蝽不同種群間的遺傳距離與地理距離的相關(guān)性分析。為了方便對(duì)網(wǎng)蝽在主要分布區(qū)的遺傳多樣性進(jìn)行分析，本文根據(jù)不同地理種群間地理位置將主要分布區(qū)分為華中組群(長(zhǎng)沙、武漢)、華東組群(上海、杭州)、華北組群(北京、石家莊、太原、鄭州和濟(jì)南)、西南組群(成都、重慶和貴陽(yáng))。對(duì)4個(gè)組群進(jìn)行分子方差分析(analysis of molecular variance,AMOVA)，并計(jì)算不同組群網(wǎng)蝽間的FST值和Nm值，同時(shí)對(duì)不同組群間進(jìn)行種群歷史動(dòng)態(tài)分析得到擴(kuò)張前后網(wǎng)蝽有效種群的大小(region mutation parameter,θ)、網(wǎng)蝽種群的擴(kuò)張時(shí)間(T)、Tajima’sD值、Fu’sFS值及期望錯(cuò)配分布值與觀察錯(cuò)配分布值之間的平方和(SSD)。通過(guò)MIGRATE V.3.2.1軟件(Beerli, 2006)計(jì)算網(wǎng)蝽組群有效遷移率(migration rate,M)； 利用MEGA v7.0.26軟件根據(jù)本研究中12個(gè)網(wǎng)蝽種群和NCBI上其他國(guó)內(nèi)外網(wǎng)蝽種群的COⅠ基因核苷酸序列，基于Kimura 2-Parameter模型計(jì)算距離矩陣并根據(jù)鄰接法建立系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 網(wǎng)蝽COⅠ基因核苷酸的堿基構(gòu)成及序列

本研究共獲得了240條761 bp的網(wǎng)蝽COⅠ基因序列，A、T、G和C核苷酸含量分別為35.0%、32.6%、17.5%和14.9%。A+T核苷酸含量(67.6%)明顯高于G+C核苷酸含量(32.4%)，核苷酸組成類型符合昆蟲線粒體核苷酸的特征。240個(gè)COⅠ序列含有13個(gè)多態(tài)性位點(diǎn)(polymorphic sites)，為總堿基數(shù)的1.71%。發(fā)現(xiàn)的多態(tài)性位點(diǎn)全部是核苷酸間的相互替換引起的，含有4個(gè)自裔位點(diǎn)和9個(gè)簡(jiǎn)約信息位點(diǎn)。

2.2 網(wǎng)蝽地理種群的單倍型和核苷酸多樣性

在240條網(wǎng)蝽COⅠ基因核苷酸中發(fā)現(xiàn)了9個(gè)單倍型，分別有4個(gè)共享單倍型和5個(gè)獨(dú)享單倍型(表1)，表明網(wǎng)蝽地理種群間已經(jīng)出現(xiàn)了遺傳分化。所有單倍型中分布最多的是Hap1和Hap3單倍型，都被9個(gè)種群共享，而Hap4和Hap7單倍型分別被3個(gè)和2個(gè)種群共享，其他單倍型為獨(dú)享單倍型。12個(gè)地理種群?jiǎn)伪缎驮?～6個(gè)之間，其中GY種群擁有最高的單倍型數(shù)量(6個(gè))，而SH和CS種群擁有最低的單倍型數(shù)量(1個(gè))(表1)。單倍型網(wǎng)絡(luò)圖表明，Hap1單倍型居于網(wǎng)絡(luò)圖的中心，與其相關(guān)聯(lián)的單倍型數(shù)量最多(圖1)。Hap3單倍型共享個(gè)體數(shù)量也較多，然而與其相關(guān)聯(lián)的單倍型數(shù)量比較少，而且Hap3單倍型是從Hap7單倍型分化出來(lái)的，Hap7單倍型直接從Hap1單倍型分化而來(lái)?；诖?，本研究認(rèn)為Hap1為祖先單倍型。

表1 網(wǎng)蝽COⅠ基因單倍型的分布①Tab.1 Distribution information of haplotype from COⅠ gene in C. ciliata

圖1 網(wǎng)蝽單倍型網(wǎng)絡(luò)進(jìn)化Fig. 1 Haplotype Median-Joining network using COⅠ gene from C. ciliata

網(wǎng)蝽總種群?jiǎn)伪缎投鄻佣菻d值為0.584，核苷酸多樣度π值為0.003，核苷酸平均差異數(shù)k值為2.276(表2)。不同地理種群間Hd值在0.000～0.758之間；π值在0.000～0.005之間；k值在0.000～3.853之間(表2)。在分析的12個(gè)地理種群中，GY種群擁有最高的單倍型遺傳多樣性(Hd值為0.758)，而CS和SH種群擁有最低的單倍型多樣性(Hd值均為0)(表2)?？傮w上，12個(gè)網(wǎng)蝽地理種群中遺傳多樣性差異比較明顯，CS、SH種群無(wú)多態(tài)性，12個(gè)種群遺傳多樣性從中國(guó)南部——貴陽(yáng)到華中地區(qū)——鄭州等地區(qū)逐漸減少，而從華中到華北——北京等地區(qū)遺傳多樣性逐漸增大。

表2 12個(gè)網(wǎng)蝽地理種群COⅠ 基因單倍型多樣度及核苷酸多樣性①Tab.2 Haplotype diversity and nucleotide diversity of COⅠ gene in twelve geographic populations of C. ciliata

2.3 系統(tǒng)發(fā)育

種群系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)結(jié)果表明，法國(guó)、斯洛文尼亞與德國(guó)種群聚集在一起，表明這3個(gè)區(qū)域網(wǎng)蝽種群的親緣關(guān)系非常近(圖2)。在國(guó)內(nèi)種群中，CS、SH、WH種群與這3個(gè)歐洲種群親緣關(guān)系也非常近(圖2)，如果我國(guó)網(wǎng)蝽來(lái)源于歐洲種群，CS、WH和SH都有可能是我國(guó)網(wǎng)蝽的首次入侵地。

圖2 根據(jù)COⅠ基因核苷酸序列建立的網(wǎng)蝽種群系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)Fig. 2 Phylogenetic tree of the nucleotide sequence of COⅠ gene from C. ciliata populations

其他國(guó)內(nèi)外網(wǎng)蝽種群并未呈現(xiàn)出地理區(qū)域的相關(guān)性，甚至在同一區(qū)域內(nèi)聚集有多個(gè)遺傳關(guān)系比較遠(yuǎn)的多個(gè)種群，例如斯洛文尼亞1種群與韓國(guó)種群聚在一支，而4種群與法國(guó)種群聚在一支，5種群卻與我國(guó)保定1種群聚在一支。作為網(wǎng)蝽發(fā)源地的美國(guó)種群與國(guó)內(nèi)保定1種群和揚(yáng)州種群聚集在一支，說(shuō)明它們的親緣關(guān)系比較近(圖2)。

2.4 分子變異

組群間AMOVA分析發(fā)現(xiàn)，其在組群間、組群內(nèi)種群間和種群內(nèi)個(gè)體間的固定系數(shù)，即FCT、FSC和FST的P值都小于0.05，說(shuō)明上述分組群進(jìn)行分析是合理的。組群間、組群內(nèi)種群間和種群內(nèi)個(gè)體間變異分別占總變異的26.03%、21.78%和52.19%(表3)。這樣的結(jié)果說(shuō)明，本研究中網(wǎng)蝽種群間變異主要是由種群內(nèi)個(gè)體之間的變異引起的。

表3 12個(gè)網(wǎng)蝽地理種群的分子方差分析①Tab.3 AMOVA analysis of twelve geographic populations of C. ciliata

2.5 網(wǎng)蝽種群間的遺傳關(guān)系

種群間遺傳分化程度及基因流動(dòng)分別采用FST及Nm來(lái)衡量，F(xiàn)ST和Nm值代表的意義參考盧紹輝(2020)。4個(gè)組群間，華中與華東組群間網(wǎng)蝽具有較低的遺傳分化，而華中與西南、華北組群間網(wǎng)蝽具有非常高的遺傳分化，而華東與西南、華北組群間網(wǎng)蝽也具有較高程度的遺傳分化(表4)。在66個(gè)種群對(duì)間FST值在-0.05～0.89中，其中有43個(gè)種群對(duì)間有顯著差異(表5)。有10個(gè)種群對(duì)間的FST值小于0.05(表5)，說(shuō)明這些種群對(duì)間遺傳分化程度很低，甚至沒(méi)有發(fā)生遺傳分化，而其他33個(gè)種群對(duì)間的FST值大于0.05(表5)，說(shuō)明這些種群對(duì)間遺傳分化程度比較大。不同地理種群對(duì)間Nm值范圍在-85.25～47.58間，有10個(gè)種群對(duì)間的Nm值大于4(表5)，暗示這些種群對(duì)間的基因交流經(jīng)常發(fā)生； 17個(gè)種群對(duì)間Nm值在1～4間(表5)，表明這些種群對(duì)間有中等程度的基因交流； 其他種群對(duì)間的Nm值均小于1(表5)，表明種群對(duì)間幾乎不發(fā)生基因交流。

表4 網(wǎng)蝽組群對(duì)的FST值(對(duì)角線下)和Nm值(對(duì)角線上)①Tab.4 Pairwise FST(below the diagonal) and Nm(above the diagonal) among group populations of C. ciliata

表5 12個(gè)網(wǎng)蝽地理種群對(duì)間的FST值(對(duì)角線下)和Nm值(對(duì)角線上)Tab.5 Pairwise FST(below the diagonal) and Nm(above the diagonal) among twelve geographical populations of C. ciliata

2.6 網(wǎng)蝽遺傳距離與地理距離的相關(guān)性

對(duì)不同網(wǎng)蝽種群的遺傳距離與地理距離間進(jìn)行相關(guān)性分析，發(fā)現(xiàn)二者之間相關(guān)性系數(shù)為0.15，但不存在顯著差異(圖3)。說(shuō)明網(wǎng)蝽不同地理種群間的遺傳分化不是由地理隔離引起的，沒(méi)有距離隔離的現(xiàn)象。網(wǎng)蝽種群位置的經(jīng)度和緯度與單倍型多樣性的相關(guān)系數(shù)分別為-0.127 和0.103，都沒(méi)有表現(xiàn)出顯著的相關(guān)性。

圖3 網(wǎng)蝽種群遺傳距離和地理距離間的相關(guān)性Fig. 3 Relevance between genetic and geographic distance from twelve populations of C. ciliata

2.7 不同區(qū)域種群歷史動(dòng)態(tài)和有效遷移率

對(duì)4個(gè)區(qū)域種群的歷史動(dòng)態(tài)進(jìn)行了分析。Tajima’sD和Fu’sFS分別為負(fù)值且P<0.05時(shí)，顯著偏離了中性突變，認(rèn)為在歷史上發(fā)生過(guò)種群擴(kuò)張事件，否則認(rèn)為種群在歷史上沒(méi)有擴(kuò)張事件；PSSD>0.05，表明不能拒絕群體擴(kuò)張的假說(shuō)，即符合原來(lái)群體發(fā)生了擴(kuò)張，而PSSD<0.05說(shuō)明種群偏離突然擴(kuò)張假設(shè)模型，即原來(lái)群體不能發(fā)生擴(kuò)張(Tajima, 1989)。華東和華中組群內(nèi)只有2種單倍型，因此這2個(gè)組群不能繪制錯(cuò)配圖。在主要分布區(qū)，θ0和θ1值沒(méi)有顯著的改變，Tajima’sD及Fu’sFS值均不顯著(表6)，說(shuō)明中國(guó)區(qū)域網(wǎng)蝽種群沒(méi)有發(fā)生擴(kuò)張事件。同時(shí)，錯(cuò)配分布圖有非常顯著的雙峰(圖4C)以及PSSD值小于0.05(表6)，也證實(shí)中國(guó)區(qū)域網(wǎng)蝽種群沒(méi)有發(fā)生擴(kuò)張事件。

表6 網(wǎng)蝽種群歷史分析①Tab.6 Demographic history parameters of C. ciliata

圖4 中國(guó)主要分布區(qū)網(wǎng)蝽的錯(cuò)配分布Fig. 4 Mismatch distributions of the main distribution range of C. ciliata in ChinaA： 西南地區(qū) Southwest China； B： 華北地區(qū) North China； C： 中國(guó)主要分布區(qū) Main distribution areas in China.

華北、西南和華東組群網(wǎng)蝽擴(kuò)張前有效種群θ0和擴(kuò)張后有效種群θ1間數(shù)值變化不大(表6)，表明這3個(gè)組群網(wǎng)蝽數(shù)量增加不明顯，且Tajima’sD和Fu’sFS值均沒(méi)有顯著性(表6)，呈現(xiàn)雙峰或者是下降型的錯(cuò)配分布圖(圖4A和B)，表明這3個(gè)地區(qū)網(wǎng)蝽未經(jīng)歷過(guò)明顯的種群擴(kuò)張(盧紹輝， 2020)。華中區(qū)域網(wǎng)蝽θ1值比較大，表明該地區(qū)網(wǎng)蝽種群增加較大(表 6)。同時(shí)，Tajima’sD為負(fù)值且Fu’sFS為顯著的負(fù)值，表明該區(qū)域網(wǎng)蝽種群經(jīng)歷過(guò)擴(kuò)張事件(表 6)。同時(shí)，PSSD值大于0.05(表 6)，也證實(shí)了該組群網(wǎng)蝽經(jīng)歷過(guò)種群擴(kuò)張事件。

4個(gè)網(wǎng)蝽區(qū)域組群間的有效遷移率(M)都比較高，在421.9～648.0間(表7)。華中組群向華東、華北、西南的M值分別為580.9、610.4和598.4，而華東、華北、西南組群向華中組群的M值分別為449.8、421.9和455.7，表明華中組群遷出要高于遷入(表7)，這與網(wǎng)蝽種群歷史分析中得到的“華中地區(qū)種群經(jīng)歷過(guò)種群擴(kuò)張的事件”結(jié)論一致。

表7 中國(guó)網(wǎng)蝽組群間的遷移率①Tab.7 Immigration rate among group populations of C. ciliata in China

3 討論

本研究對(duì)收集的12個(gè)地理種群的240個(gè)懸鈴木方翅網(wǎng)蝽個(gè)體進(jìn)行COⅠ基因測(cè)序，獲得了240條761 bp的核苷酸序列，根據(jù)這些序列進(jìn)一步分析了不同地理種群間的核苷酸序列差異及遺傳分化。本研究測(cè)定的COⅠ基因核苷酸序列間未發(fā)現(xiàn)有堿基缺失和插入的情況。腺嘌呤(A)和胸腺嘧啶(T)的含量(67.6%)明顯高于鳥嘌呤(G)和胞嘧啶(C)的含量(32.4%)，表現(xiàn)出A+T堿基偏倚性，符合昆蟲線粒體構(gòu)成的典型特征(Jermiinetal., 1994)。

多種因素影響生物向新棲息地?cái)U(kuò)散轉(zhuǎn)移，通常這些因素也都可以導(dǎo)致生物種群發(fā)生遺傳分化(陳圣賓等， 2010)。種群分化程度與其棲息地的距離存在著正相關(guān)，距離越遠(yuǎn)分化程度越大，這種現(xiàn)象稱為距離隔離(Kimuraetal., 1964； Slatkin, 1993)。然而，本文發(fā)現(xiàn)中國(guó)分布區(qū)內(nèi)的網(wǎng)蝽不同地理種群間并不存在距離隔離，說(shuō)明中國(guó)區(qū)域網(wǎng)蝽發(fā)生的遺傳分化不是由距離隔離產(chǎn)生的。對(duì)其他昆蟲研究也發(fā)現(xiàn)了類似的結(jié)果，如草地螟(Loxostegesticticalis)(呼曉慶等， 2019)。研究發(fā)現(xiàn)，一些山脈和高原，比如云貴高原等，能明顯影響物種的遺傳結(jié)構(gòu)(Yeetal., 2014; Xieetal., 2017)。GY、CQ和CD種群位于我國(guó)云貴高原區(qū)域，該區(qū)具有復(fù)雜的地形和獨(dú)特的氣候特點(diǎn)，被認(rèn)為是生物高度富集的重要區(qū)域(Barthlottetal., 2007)。西南區(qū)域的GY、CQ和CD網(wǎng)蝽種群，具有很高的單倍體多樣性，可能是因?yàn)楦m應(yīng)這里的環(huán)境所造成的，因?yàn)樯镌谶m宜的棲息地往往有高的遺傳多樣性(Petitetal., 2003； 盧紹輝, 2020)。華中區(qū)域的WH、CS種群和華東區(qū)域的SH、HZ種群具有非常少的單倍型個(gè)數(shù)，并且2種群間未發(fā)現(xiàn)遺傳分化。網(wǎng)蝽可以通過(guò)人類活動(dòng)傳播(鞠瑞亭等， 2011)，長(zhǎng)江中下游地區(qū)是我國(guó)經(jīng)濟(jì)高度發(fā)達(dá)的區(qū)域之一，人員和貨物流動(dòng)頻繁(姚瑞華等， 2014)，因此華中和華東組群間沒(méi)有遺傳分化很有可能是因?yàn)槿祟惢顒?dòng)導(dǎo)致經(jīng)常發(fā)生基因交流造成的。另外，華中和華東區(qū)域處于我國(guó)長(zhǎng)江中下游，湖泊河流密集。每年的夏季為網(wǎng)蝽的發(fā)生高峰期(李峰奇等， 2018； 盧紹輝, 2020)，也是長(zhǎng)江中下游地區(qū)洪水頻繁發(fā)生的時(shí)期(許有鵬等， 2005; 劉蕾等， 2018)，網(wǎng)蝽有可能以懸鈴木葉片為載體順著河流進(jìn)行擴(kuò)散，加快了網(wǎng)蝽種群間基因交流。因此，地理障礙、人為傳播和氣候條件等都能影響種群之間的基因交流，從而導(dǎo)致種群間出現(xiàn)遺傳分化。

網(wǎng)蝽地理種群之間的單倍型多樣數(shù)量隨著種群棲息地經(jīng)度的減小而增加，且位于華東和華中組群具有非常低的單倍型多樣性。研究發(fā)現(xiàn)，瓶頸和自然選擇作用通常能影響入侵生物的遺傳多樣性，往往初始種群有更高的多態(tài)性，相反有比較低的多態(tài)性(Lanzavecchiaetal.， 2008; 盧紹輝, 2020)。筆者的研究結(jié)果表明網(wǎng)蝽在西南地區(qū)具有最高的遺傳多態(tài)性，按此推理，西南種群應(yīng)該為原始種群。然而，對(duì)4個(gè)組群的歷史動(dòng)態(tài)和錯(cuò)配圖進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，西南、華北和華東組群并沒(méi)有發(fā)生過(guò)種群向外擴(kuò)張事件，僅僅華中組群發(fā)生了種群向外擴(kuò)張事件。華中組群遷出率遠(yuǎn)高于遷入率，也暗示華中組群經(jīng)歷過(guò)種群遷出事件。結(jié)合網(wǎng)蝽2002年在華中地區(qū)首次報(bào)道的事實(shí)(Streito, 2006)，筆者推測(cè)長(zhǎng)沙和武漢可能是蟲源地之一。同時(shí)系統(tǒng)發(fā)育分析表明，WH、SH和CS種群聚集在一支，具有非常高的親緣關(guān)系，因此上海也可能是蟲源地。Yang等(2017)也發(fā)現(xiàn)網(wǎng)蝽首先入侵中國(guó)的東海岸，之后向全國(guó)擴(kuò)散，結(jié)合這項(xiàng)研究結(jié)果，本研究中WH、SH和CS種群僅有SH種群居于東海岸，那么更有可能上海為網(wǎng)蝽的蟲源地，并向四周擴(kuò)散。根據(jù)系統(tǒng)發(fā)育分析結(jié)果，SH種群與歐洲種群的親緣關(guān)系最近，推測(cè)我國(guó)網(wǎng)蝽首先是從歐洲入侵的。上海是我國(guó)對(duì)外開(kāi)放的最大窗口，與歐洲貿(mào)易頻繁發(fā)生，因此很有可能通過(guò)人類活動(dòng)進(jìn)行長(zhǎng)距離傳播。之后以上海為蟲源地，通過(guò)人類活動(dòng)的長(zhǎng)距離傳播和飛行等短距離傳播在全國(guó)范圍內(nèi)進(jìn)行擴(kuò)散(李峰奇等, 2018)。然而，網(wǎng)蝽在我國(guó)并沒(méi)有最先發(fā)現(xiàn)于上海(肖娛玉等， 2006; Streito, 2006)。入侵昆蟲在新發(fā)地初期常因種群數(shù)量有限而往往不容易被發(fā)現(xiàn), 如白蠟窄吉丁(Agrilusplanipennis)(Siegertetal., 2014)、喜菘蝽(Bagradahilaris)(Palumboetal., 2016)和斑翅果蠅(Drosophilasuzukii)(Bieńkowskietal., 2020)。網(wǎng)蝽也很有可能在上海首先發(fā)生入侵后，由于種群數(shù)量有限而未被發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致了這種現(xiàn)象的出現(xiàn)。

SH、WH和CS種群對(duì)間沒(méi)有發(fā)生種群的分化(FST=0)，說(shuō)明它們之間的親緣關(guān)系非常近。依據(jù)地理距離推測(cè)網(wǎng)蝽遷移路線是上?！錆h→長(zhǎng)沙。研究認(rèn)為網(wǎng)蝽能夠借助自然風(fēng)向較遠(yuǎn)距離進(jìn)行傳播(李峰奇等, 2018; 盧紹輝, 2020)。夏季在副熱帶高壓的作用下，我國(guó)沿海地區(qū)風(fēng)向以東南風(fēng)為主(李慧等， 2013)。因此網(wǎng)蝽可能依靠東南風(fēng)向西北方向遷移，擴(kuò)散至武漢、長(zhǎng)沙等地區(qū)。另外，網(wǎng)蝽廣泛分布于城市懸鈴木上，交通工具從懸鈴木樹(shù)下通過(guò)時(shí)也可能將網(wǎng)蝽運(yùn)走，從而產(chǎn)生了遠(yuǎn)距離的擴(kuò)散。CS與GY、CQ、CD 種群FST值分別為0.36、0.42和0.79，說(shuō)明西南地區(qū)網(wǎng)蝽種群可能是CS種群以貴陽(yáng)為中轉(zhuǎn)站遷移進(jìn)入的，形成了長(zhǎng)沙→貴陽(yáng)→重慶→成都的遷移路線。然而云貴高原地理障礙能力非常強(qiáng)，外部種群很難進(jìn)入(Wangetal., 2020)。再加上長(zhǎng)沙與貴陽(yáng)距離遙遠(yuǎn)，網(wǎng)蝽不太可能通過(guò)飛行進(jìn)入貴陽(yáng)，更可能是通過(guò)人為傳播進(jìn)入貴陽(yáng)地區(qū)。研究發(fā)現(xiàn)，人類活動(dòng)，比如船、高速公路、苗木運(yùn)輸?shù)?，都能遠(yuǎn)距離傳播網(wǎng)蝽(Halbertetal., 1983; 虞國(guó)躍等, 2014; 鞠瑞亭等, 2011)。這些因素都可能導(dǎo)致網(wǎng)蝽擴(kuò)散到我國(guó)西南地區(qū)。與其他種群相比，WH與ZZ種群間分化非常低(FST=0.10)，具有非常高的親緣性，說(shuō)明ZZ種群很有可能從武漢傳入的。ZZ與SJZ、JN、TY種群間的FST值分別為0.69、0.57、0.70，說(shuō)明ZZ種群與這3個(gè)地區(qū)的種群產(chǎn)生了顯著的遺傳分化。假設(shè)SJZ、JN和TY種群是從鄭州地區(qū)遷入形成的，之后擴(kuò)散到北京，那么BJ與ZZ種群應(yīng)該也有顯著的遺傳分化，然而研究結(jié)果表明，ZZ與BJ種群的FST值為0.15，說(shuō)明2個(gè)種群間遺傳分化程度非常低。近年來(lái)國(guó)內(nèi)外頻繁的貿(mào)易往來(lái)，很可能在這些地區(qū)發(fā)生了網(wǎng)蝽多次入侵事件，從而導(dǎo)致這種現(xiàn)象的出現(xiàn)。多次入侵事件的發(fā)生，導(dǎo)致很難推測(cè)網(wǎng)蝽從鄭州向北擴(kuò)散的路線。因此，網(wǎng)蝽向西的主要遷移路線為上海→武漢→長(zhǎng)沙→貴陽(yáng)→重慶→成都； 向北的主要遷移路線為上?！錆h→鄭州，而鄭州向北遷移途徑需要進(jìn)一步研究。

4 結(jié)論

本文對(duì)12個(gè)懸鈴木方翅網(wǎng)蝽種群遺傳結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究，在不同組群間和不同地理種群間具有顯著分化的遺傳結(jié)構(gòu)，而網(wǎng)蝽種群個(gè)體間的變異是種群發(fā)生遺傳分化的主要因素，同時(shí)地理障礙、人類活動(dòng)和氣候條件均有可能影響網(wǎng)蝽種群間的遺傳分化程度。我國(guó)主要分布區(qū)內(nèi)網(wǎng)蝽可能以上海為中心向西、向北往全國(guó)進(jìn)行擴(kuò)散。