L2-N-3014 5`-GGCTTTGGTTTACTGGATTCTTTT-3`
5`-TCCAATGCACTAATCTGCCATATTA-3` 62℃
分鐘、52℃/1 分鐘、72℃/1 分鐘,最後再經 72℃/5 分鐘完成反應。將 PCR 增幅的產物,以 2% 的瓊脂電泳膠片進行電泳檢視。PCR 增幅出的產物送 至生技公司,利用自動定序儀 (ABI PRISMTM) 進行雙股定序。
1.序列之比對與排序
將 定 序 所 得 的 正 反 股 序 列 , 利 用 GeneDoc 軟體進行序列校正,整合 成完整的正股序列。並使用 NCBI 網頁之 GenBank 中的 BLAST 功能進 行序列比對,再次確認生物小種。另外由 GenBank 下載,相關的 Q、B、
Ms 型 生 物 小 種 的 COI 序 列 , 與 臺 灣 所 採 集 的 Q 型 生 物 小 種 COI 序 列,利用 Tsagkarakou et al. (2007) 建議使用的 Clustalx 1.81 軟體進行比 較分析。紫背草唇粉蝨 (Lipaleyrodes emiliae) COI 序列做為外群 (outgroup) (Hsieh et al., 2007)。
2.親緣關係樹之建立與信賴程度的統計檢驗
族群遺傳結構會受到突變 (mutation)、遺傳漂變 (genetic drift) 與選汰 (selection) 的作用而改變,並反映在分子的層次。族群內的遺傳變異度有 許 多 種 估 算 方 式 , 如 基 因 多 樣 性 (gene diversity) 、 異 型 合 子 的 比 例 (heterozygosity)。採用粒線體 DNA COI 序列的基因多樣性,計算族群間的 遺傳變異度,由同一原始族群經相同演化歷史形成遺傳結構,中性的遺傳 變異受中性突變及隨機遺傳漂變之影響,因不受環境選汰作用而可用來推 測分歧時間。本研究利用距離方法 (distance matrix method) 建立親緣關係 樹,首先獲得所有分類群間的遺傳距離,親緣關係樹的建構則基於這些距 離值之間的關係。鄰接法 (Neighbor-joining method, NJ) 基於最小遺傳距離 原理,假設物種進化速率不一致 (Saito and Nei, 1987)。將所有樣本序列兩 兩比對,計算序列核苷酸位點替代數之實際值為遺傳距離值後,將序列間 之遺傳距離排列成矩陣,依照此矩陣建立一棵星狀樹。根據星狀樹,將所 有分類群做潛在的鄰聚分析,選出分枝總合最短的群聚。計算群聚所有分
類群之間的距離,將同一分類群鄰接在一起,將所有分類群聚合成一棵樹。
利用自展檢驗 (bootstrap test) 進行統計檢驗,由自展重複抽樣技術,計算 每個分枝 clade 之 bootstrap 值,評估信賴程度 (Felsenstein, 1985)。NJ tree 以 MEGA4 (Tamura et al., 2007) 軟體建構。
3.COI 序列在親緣地理學 (Phylogeography) 研究
親緣地理學為歷史性生物地理學 (Avise et al., 1987),主要是在探討基 因 譜 系 與 地 理 分 布 以 及 與 時 間 的 關 聯 性 , 尤 其 是 親 緣 關 係 接 近 的 物 種 (Avise, 2000)。製作最小跨度網狀圖 (Minimum Spanning Network),將單倍 型間核苷酸突變數,由差異小至大,依序連接串聯成一網狀圖,並結合地 理分布資訊,可知單倍型關聯性與地理分布之關係。利用 Arlequin ver 2.0 軟體分析所得資訊,並使用繪圖軟體製作最小跨度網狀圖。
五、微衛星基因座的增幅與資料分析
微衛星 DNA 運用在族群遺傳的研究上,具有以下幾個特點:(一) 在 真 核 生 物 基 因 組 中 , 存 在 大 量 的 微 衛 星 DNA 。 ( 二 ) 高 度 多 型 性 (Polymorphism) 且突變速率快,微衛星 DNA 基因座,同時包含數十個的 等位基因,這樣的多型性有利於進行演化與族群遺傳研究,特別是近期入 侵的生物 (Le Roux and Wieczorek, 2009)。(三) 突變速率快。微衛星 DNA 序列包含重複序列 (repeat sequences) 與兩端非重複序列 (flanking regions) 兩部分。重複序列多由 1~ 6bp 大小的重複單元,重複 5 次以上所組成,
且由於減數分裂期間,容易在 DNA 複製時出現滑動 (slippage) 現象,使 微衛星 DNA 序列的突變率比一般序列高,且不同基因型之間的差異,主 要來自重複序列的重複次數不同 (Goldatein and Schlotterer, 2000)。在突變 速率的差異上,酵母菌每一個基因座的每一次複製,其微衛星 DNA 的突 變率介於 10-4~10-5 之間 (Strand et al., 1993),人類的微衛星 DNA 的突 變率約為 10-2 (Weber and Wong, 1993),而昆蟲中的果蠅 (Drosophila) 的
突變率約為 6.3×10-6 (Schug et al., 1997)。在時間的尺度上,粒線體可以研 究 105~102 年之間的演化事件,相較於粒線體 DNA 無法有效區別的族 群,微衛星 DNA 可以研究的範圍約在 103~101 年之間的演化事件,在 時間尺度上具有較大的優勢 (Grant and Waples, 2000)。(四) 等位基因表現 出共顯性遺傳:微衛星 DNA 遵守孟德爾遺傳定律,來自於父方及母方的 微衛星 DNA 都可同時被偵測到 (Hearne et al., 1992),所以可以做為親緣 分析的分子標誌。
根據 De Barro et al. (2003)、Tsagkarakou and Roditakis (2003)、Delatte et al. (2006) 以及 Tsagkarakou et al. (2007),所使用之引子組,挑選出 12 組並分別標定 4 種不同的螢光 (Del-53、Bem15、BT-e49) FAM、(Bem6、
BT-b159、Bem23) NED、(Bem37、BT-83、Bem21) PET 和 (Bem31、BT-b155、
BT-4) VIC (表三),進行 Multiplex PCR 增幅出微衛星 DNA 基因座。PCR 的 反 應 條 件 中 , 包 含 DNA 萃 取 液 1μl , 0.5U hot start Taq DNA polymerase,10X Taq buffer 1μl,2.5mM dNTP 1μl 及 10mM forward primer 2.4μl、10mM reverse primer 2.4μl,最後再加入 ddH2O,使總體積為 10μl。
Multiplex PCR 反 應 條 件 為 95℃/10 分 鐘 , 然 後 進 行 35 個 循 環 之 95℃/40 秒、54℃/40 秒、72℃/40 秒,最後再經 72℃/30 分鐘完成反應。
Multiplex PCR 增幅的產物,以 2.5% 的瓊脂電泳膠片進行電泳檢視是否有 PCR 的增幅產物。Multiplex PCR 增幅的產物,送至生技公司,以 ABI3100 DNA 分析儀進行基因型判定 (genotyping),檢視 12 個基因座長度大小。
本研究依序列長度挑選 12 組引子對,利用 4 種不同的螢光進行標記,使 基因座的增幅可使用 Multiplex PCR,基因型的判讀也可一次完成,降低實 驗的成本。判讀的方式利用 GENESCAN 3.1.2 軟體進行。
1.遺傳變異 (Genetic variation) 之分析
計算聖誕紅溫室族群在不同時期,以及各國樣本之間基因座上的對偶
基因頻率分布,並估算變異度;即對偶基因數 (number of alleles)、異型合 子比例 (heterozygosity)、以及基因歧異度 (gene diversity)。異型結合子的 比例計算分為異型合子觀測值 (HO, Observed heterozygosity) 以及異型合 子期望值 (HE, Expected heterozygosity) 的估算。觀測值可直接由樣本異型 合 子 比 例 算 出 。 異 型 合 子 期 望 值 則 採 用 Nei (1978) 所 提 出 的 無 偏 估 值 (Unbiased heterozygosity) 算出單一基因座異型合子期望值,再由各基因座 之異型合子期望值相加平均後,求得平均異型合子期望值。公式之計算以 GENEPOP Version 3.4 程式進行運算 (Yeh and Boyle, 1997)。單一基因座異 型合子期望值 (h) 之計算如下 :
n:樣本數;
Pi:族群內第 i 種等位基因型之頻率。
平均異型合子期望值 (HE) 之計算如下:
r:基因座總數;
hi:平均異型合子期望值。
此外,檢測各個基因座是否獨立於另一個基因座,避免不同基因座來 自相同染色體所產生的偏估,利用 GENEPOP Version 3.4 程式進行基因座 間連鎖不平衡 (linkage disequilibrium) 測試。
2.族群哈溫平衡 (Hardy-Weinberg equilibrium) 檢測
一個隨機交配的族群,除非有外力的作用,否則其等位基因出現的頻 h = 2n (1 – ∑ Pi2)
2n – 1
n i =1
∑ hi
r
r i =1
HE =
表三 供試之煙草粉蝨微衛星基因座之引子組
Table 3. Characteristics of microsatellite loci in biotype Q of Bemisia tabaci