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小菜蛾 Plutella xylostella（L.）（Lepidoptera,Plutellidae）属鳞翅目（Lepidoptera）,菜蛾科（Plutellidae）,是世界性的十字花科蔬菜害虫,对十字花科作物,包括油菜、花椰菜、甘蓝等,具有毁灭性危害。由于小菜蛾具有寄主植物丰富、天敌缺乏、世代周期短、繁殖能力强,以及抗药性强等特点,目前已成为分布最广泛的鳞翅目害虫,对全球造成的损失以及全球每年用以防治和管理小菜蛾的费用高达40-50亿美元,但效果仍不明显,当前仍缺乏有效的防控策略以控制小菜蛾的危害。小菜蛾全基因组测序结果为解释其生态适应性与种群进化的分子遗传机理提供了良好基础。前期研究发现小菜蛾种群具有了明显的近交衰退效应。但是,近交衰退所涉及的种群适合度类型、衰退程度与近交世代的关系,及其分子遗传机制尚不明确。针对以上科学问题,本论文主要采用生物学与基因组学技术研究连续近交对小菜蛾种群适合度的影响及其分子遗传机理,探索控制小菜蛾暴发与扩张的新策略。主要研究结果如下:1.近交对小菜蛾种群适合度的影响利用年龄-龄期两性特征生命表,我们测定了连续近交（F1、F4、F7、F10）对小菜蛾种群适合度相关性状与种群参数的影响。近交显著降低了小菜蛾卵孵化率、成虫前期存活率以及繁殖力,且随着近交代数增加,下降程度随之增大。近交显著延长了小菜蛾卵、幼虫、蛹的发育历期,但不同近交世代之间,各龄期的发育时间呈随机变化。近交对小菜蛾成虫寿命的影响具有两性差异,近交显著缩短了小菜蛾雄虫寿命,但该衰退程度与近交世代并没有明显的相关性,近交F1、F4、F7三代的小菜蛾雄虫寿命没有显著差异,F10代时才显著缩短;而雌虫寿命则仅在高世代的近交（F10）时才会受到负面影响。随着近交世代增加,小菜蛾种群内禀增长率（r）、净增殖率（R0）、周限增长率（λ）显著降低,且均低于其杂交种群。近交显著延迟了小菜蛾种群世代时间（T）,但与近交世代也没有明显相关性。种群数量模拟分析显示,近交世代对小菜蛾种群数量具有显著影响,F10代时小菜蛾种群已无法维持,该结果为进一步解析小菜蛾近交衰退的分子遗传基础奠定了基础。2.回交对小菜蛾种群近交衰退的影响对近交F10代的小菜蛾进行连续两代回交处理,仍然采用年龄-龄期、两性生命表方法分析回交对小菜蛾近交衰退的清除效应,结果显示,回交1代即可显著提升近交小菜蛾卵的孵化率、成虫前期存活率与繁殖力,雌、雄成虫寿命也显著延长,回交小菜蛾的种群适合度达到杂交种群的水平。其中,回交小菜蛾单雌产卵量甚至显著高于杂交种群。回交小菜蛾种群的内禀增长率、周限增长率、净增殖率也显著提高,与杂交种群相比无明显差异。同时,年龄结构与种群数量模拟发现,回交与杂交小菜蛾的龄期结构与种群数量变化趋势均较一致,60 d时回交与杂交各代种群数量均达到108以上。3.小菜蛾近交衰退关联基因的鉴定与功能分析基于Illumina HiSeq 2000技术平台,对小菜蛾F0代（原始种群）、近交与杂交各代（F1、F4、F7、F10）、回交各代（BC1、BC2）的雌、雄虫进行了全基因组重测序。各代雌、雄虫分别平均获得了 7.62与7.87 Gb的原始数据。近交、杂交与回交各代小菜蛾雌、雄虫的Q20值均高于94%,基因组平均比对率均达到80%以上,平均测序深度大于12X,平均覆盖度也达到80%,说明测序质量较好可以用于后续分析。SNP数量统计表明,杂交各代雌、雄虫SNP总数均高于相应的近交各代,但纯合SNP数则显著低于近交各代;随着近交代数增加,雌、雄虫的纯合SNP数量显著增加。近交导致小菜蛾雌雄虫产生的纯合SNP总数分别为8,448,632和8,517,768个,其中231,790和233,540个分别位于雌雄虫的基因编码区。回交后近交小菜蛾基因组的杂合度显著升高,纯合SNP与Indel位点迅速恢复。进化树分析显示,近交程度与种群遗传分化呈显著正相关。回交BC1、BC2则与杂交F7、F10聚在一个大支,说明回交可以使小菜蛾近交的遗传负荷迅速消除。同时,我们利用HpRatio与Fst-pi方法对近交、杂交与回交小菜蛾进行了基因组选择清除位点筛选,并进行了 GO、KOG与KEGG功能注释,最后基于非同义突变的纯合SNP、纯合Indel以及HpRatio与Fst-pi选择性清除位点进行综合分析,雌雄虫分别获得10个和3个与近交衰退相关基因,雌虫包括甘油-3-磷酸-脱氢酶、氨肽酶、磷脂转运酶、谷胱甘肽转移酶、ABC转运蛋白家族ABCB1、肌动（联）蛋白与驱动蛋白,而雄虫主要包括氨肽酶、葡糖脱氢酶与V-ATPase亚基,这些基因可能与小菜蛾食物利用、环境适应（抗药性）、能量代谢,以及生殖发育密切相关。