基于新一代测序技术的赤拟谷盗微卫星标记开发与马来西亚种群遗传结构解析

《Journal of Insect Science》：Development and characterization of novel microsatellite markers for Tribolium castaneum (Coleoptera: Tenebrionidae)

本研究针对赤拟谷盗（Tribolium castaneum）现有微卫星标记多态性低、缺乏野外种群验证的问题，通过全基因组测序技术开发新型高多态性微卫星标记，并在马来西亚多地种群中验证其有效性。研究成功筛选出7个高多态性位点（等位基因数14-28，PIC>0.75），揭示种群间中等遗传分化（FSt=0.162），为害虫扩散机制研究与区域治理策略制定提供重要分子工具。

赤拟谷盗（Tribolium castaneum）作为一种全球性仓储害虫，每年对谷物、面粉等储藏物造成巨大经济损失。尽管其全基因组早已测序完成，并被广泛用作发育生物学模型，但针对野外种群的遗传学研究却长期受限于分子标记的不足。以往开发的微卫星标记往往存在多态性低、扩增不稳定或仅适用于实验室种群等问题，尤其在东南亚等重要农业区缺乏可靠工具，阻碍了对害虫扩散路径和种群演化规律的深入探索。

为突破这一瓶颈，研究人员将目光投向新一代测序（Next-Generation Sequencing, NGS）技术。2025年1月，团队从马来西亚沙巴、槟城和雪兰莪三州的7个仓储设施中采集赤拟谷盗样本，通过全基因组测序获得1380万条读长，从中识别出10.8万对微卫星引物。经过严格筛选，最终20对引物进入验证阶段，其中7个位点（涵盖二至五核苷酸重复）在70个野外个体中表现出稳定扩增和高多态性。

技术方法核心包括：基于全基因组测序的微卫星挖掘（OSTRFPD软件）、引物设计（Primer3）、群体样本扩增（位点特异性退火温度PCR）、片段分析（毛细管电泳）及遗传参数计算（Micro-Checker验证空等位基因，Cervus计算杂合度与PIC值，GENEPOP估算F统计量）。

微卫星标记多态性特征

7个成功验证的位点均显示超高遗传多样性，等位基因数达14-28个，期望杂合度（H_E）介于0.798–0.962，多态信息含量（PIC）均高于0.75。值得注意的是，除TCDi1和TCTetra1外，其余位点均检测到空等位基因，导致观测杂合度（H_O）显著低于期望值，暗示种群内可能存在近交现象。

种群遗传分化格局

F统计量分析显示，所有位点平均固定指数（F_St）为0.162，属中等遗传分化水平。其中三核苷酸重复位点TCTri3（F_St=0.214）和四核苷酸重复位点TCTetra2（F_St=0.222）分化程度最高，而二核苷酸位点TCDi1（F_St=0.063）分化最弱。这种差异可能与不同重复类型的突变速率有关，也反映出各基因组区域受选择压力的程度不同。

地理隔离与基因流限制

沙巴种群（东马）与马来半岛种群（槟城、雪兰莪）之间被南海隔开，地理隔离直接体现为遗传分化。即便同在半岛范围内，北部（槟城）与中部（雪兰莪）种群间也显示有限基因流，表明仓储设施间害虫迁移主要依赖人为粮食运输而非自然扩散。由于马来西亚境内粮食调运并非全域均匀，导致局部种群形成遗传隔离。

本研究开发的微卫星标记群较既往研究呈现数量级提升的多态性（等位基因数提升3-10倍），首次系统揭示马来西亚赤拟谷盗种群的遗传结构。中等水平的种群分化（F_St>0.15）提示当前防治策略需考虑区域适应性差异，例如针对沙巴种群的特有基因型设计 localized 防控方案。空等位基因的普遍存在警示野外种群可能存在近交衰退风险，这为评估杀虫剂抗性演化提供了新视角。这些高分辨率标记将为追踪害虫入侵路径、解析抗药性扩散机制提供核心工具，对发展精准害虫管理策略具有重要实践意义。