Skip to main content
SUPERVISOR
جهانگیر خواجه علی (استاد راهنما) امیر مساح (استاد مشاور) غلامرضا صالحی جوزانی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Masoud Mehrparvar
مسعود مهرپرور

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1392

TITLE

Morphological and Molecular Identification and Evaluation of Genetic Diversity of Bark Beetles (Scolytinae) on Coniferous Trees in Isfahan
Bark beetles of Scolytinae subfamily are known as one of the most important pests on horticultural and forest trees, which mainly attack the weak and under environmental tensions trees, and may cause so many damages to the trees. The Mediterranean pine bark beetle ( Orthotomicus erosus ) is one of the most destructive bark beetles of pine trees in Iran. This species can be distinguished morphologically from the other species in most regions by four ending protrusions at the terminal section of its elytra which the second spine is wide with smooth and round edge. The analysis of mitochondrial DNA provides important information about the genetic diversity of insect populations. For molecular identification and genetic diversity analysis of O. erosus , several populations were collected from Isfahan and other regions in Iran and a 488-base pair region of COXI and a 383-base pair region of 16S rDNA were PCR amplified and sequenced. applied. CTAB method was used to extract the samples' DNA. The phylogenetic tree constructed using Neighbor joining and Maximum Parsimony showed a little distance and diversity among the populations. Furthermore, the phylogenetic tree could somehow separate the samples given to their sources. Locating positions of Iranian samples meet the Orthotomicus and does not have monophyletic case with the other congeneric species such as O. caelatus and heterogeneric species such as Xylosandrus germanus . The Molecular clock results showed that the relationship among the analysed populations dates back to less than 0.1 million years ago and it does not pass a long time from their separation from each other. The observed intraspecific genetic distance was completely compatible with the distance among other insects. Interspecific genetic diversity was higher than the intraspific diversity in both genes, and in some cases they overlapped. The minimum and maximum genetic distance for COXI gene and 16S rDNA gene were (0, 0.235) and (00.2, 0.101), respectively. The mismatch distribution analysis for both genes in the tested populations showed the same results, the curves did not show normal distribution, however, it was compatible to population expansions from small populations. The main genetic diversity parameters including haplotypes numbers, haplotypes diversity, nocleotic diversity, polymorphism site numbers and the pair nucleotide diversity mean (MPD) for the both given genes were calculated. The ordering and arrangement results showed 23 and 111 locations in positioning sites of DNA organic bases for COXI , and 16S rDNA . The genetic diversity of 0.03, Tajima -0.819, Fu's -0.801 were calculated for COXI gene, while, the genetic diversity of 0.06, Tajima -1.75, and Fu's -1.817 were calculated for 16S rDNA that shows the recent development of bark beetle populations in Iran, or the natural selection effect on these gene and on the balanced genetic mutation drift process along the development. From the both used mitocondrial gene, 15 haplotypes were related to COXI gene and 14 haplotypes were observed in 16S rDNA . The haplotype diversity related to the COXI gene and the 16S rDNA gene were obtained 1.000 and 0.990, repectively. In conclusion, 16S rDNA gene showed a higher genetic diversity and as a result, is more competent rather than the COXI gene in analysing the genetic diversity levels of these species populations. Keywords: Mediterranean pine bark beetle, Genetic diversity , Phylogeny , COX1 , 16S rDNA , Orthotomicus erosus
سوسک های زیر خانواده Scolytinae از مهم ترین آفات درختان میوه و جنگلی می باشند که به طور عمده به درختان ضعیف و تحت تنش های محیطی حمله کرده و ممکن است خسارات زیادی وارد کنند. یکی از مهم ترین پوست خوارهای درختان کاج در کشور، پوست خوار مدیترانه ای کاج با نام علمی Orthotomicus erosus می باشد. این گونه از نظر مورفولوژی با داشتن چهار خار انتهایی در قسمت انتهای بالپوش که دومین دندانه آن پهن با حاشیه صاف و گرد می باشد از سایر گونه ها تفکیک می شود. تجزیه و تحلیل دی ان ای میتوکندریایی، اطلاعات مهمی در مورد تنوع ژنتیکی جمعیت های حشرات فراهم می کند. به منظور شناسایی مولکولی و بررسی تنوع ژنتیکی این گونه، جمعیت های سوسک پوست خوار مدیترانه ای کاج از اصفهان و دیگر شهرها جمع آوری و ناحیه 488 جفت بازی ژن COX1 و ناحیه 383 جفت بازی ژن 16S rDNA آن ها تکثیر و توالی یابی شد. برای استخراج DNA نمونه ها از روشCTAB استفاده شد. نتایج درخت فیلوژنی با روش های اتصال همسایه و حداکثر صرفه جویی نشان داد که فاصله و تنوع کمی بین جمعیت ها وجود دارد و از طرفی درخت فیلوژنی توانست تا حدودی نمونه ها را از نظر منشا از همدیگر جدا کند. موقعیت قرارگیری نمونه های ایران با جنس Orthotomicus مطابقت دارد و حالت مونوفیلیک با گونه های دیگر این جنس مانند O. caelatus و سایر جنس ها مانند Xylosandrus germanus را ندارد. نتایج ساعت مولکولی نشان داد رابطه بین جمعیت های مورد بررسی قدمتی کمتر از (1/0) میلیون سال دارد و زمان زیادی از جدایی آن ها نسبت به هم نمی گذرد. فاصله ژنتیکی درون گونه ای مشاهده شده، به طور کامل با تنوع درون گونه ای در بین سایر حشرات سازگار و برای هر دو ژن فاصله ژنتیکی بین گونه ای بیشتر از درون گونه ای بود و دربعضی موارد با یکدیگر حالت هم پوشانی داشت. برای ژن COX1 کمترین فاصله ژنتیکی (002/0) و بیشترین فاصله ژنتیکی (101/0) و برای ژن 16S rDNA کمترین فاصله ژنتیکی صفر و بیشترین فاصله ژنتیکی (235/0) بدست آمد. آنالیز توزیع عدم تطابق برای هر دو ژن برای جمعیت های مورد بررسی نتایج مشابهی نشان داد و نمودار منحنی ها نرمال نبود، با این حال مطابق با گسترش جمعیت از جمعیت های کوچک بود. پارامترهای اساسی تنوع ژنتیکی شامل تعداد هاپلوتایپ ها، تنوع هاپلوتایپی، تنوع نوکلئوتیدی، تعداد سایت های پلی مورف و میانگین تفاوت های نوکلئوتیدی دو به دو (MPD) برای هر دو ژن مورد مطالعه محاسبه شد. نتایج هم ردیف سازی داده ها به ترتیب 23 و 111 موقعیت در سایت های قرارگیری بازهای آلی DNA برای COX1 و 16S rDNA نشان داد. برای ژن COX1 مقدار تنوع ژنتیکی 03/0، تاجیما 819/0-، فو 801/0- و برای ژن 16S rDNA مقدار تنوع ژنتیکی 06/0، تاجیما 75/1-، فو 817/1- محاسبه شد که نشان دهنده اثر گسترش اخیر جمعیتی سوسک پوست خوار کاج در ایران و یا اثر انتخاب طبیعی جهت دار بر روی این ژن ها و در تعادل بودن روندهای جهش - رانش ژنتیکی در طول تکامل است. از میان دو ژن میتوکندریایی استفاده شده، 15 هاپلوتایپ مربوط به ژن COX1 و 14 هاپلوتایپ در ژن 16S rDNA مشاهده شد. مقدار تنوع هاپلوتایپی مربوط به ژن COX1 (000/1) و مربوط به ژن 16S rDNA (990/0) برآورد شد. در نتیجه ژن 16S rDNA بیشترین مقادیر تنوع ژنتیکی را نشان داد و در نتیجه در بررسی سطوح تنوع ژنتیکی جمعیت های این گونه از شایستگی بالاتری نسبت به ژن COX1 برخوردار است. واژگان کلیدی : پوست خوار مدیترانه ای کاج، تنوع ژنتیکی، فیلوژنی، COX1 ، 16S rDNA ، Orthotomicus erosus .

ارتقاء امنیت وب با وف بومی