中国媒介生物学及控制杂志  2018, Vol. 29 Issue (1): 23-26

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魏晓雅, 刘德星, 邱德义, 岳巧云
WEI Xiao-ya, LIU De-xing, QIU De-yi, YUE Qiao-yun
中山口岸截获国内未见分布染色硬翅蠊的鉴定
Identification of Ceratinoptera picta: a non-recorded cockroach species in China intercepted at Zhongshan port, China
中国媒介生物学及控制杂志, 2018, 29(1): 23-26
Chin J Vector Biol & Control, 2018, 29(1): 23-26
10.11853/j.issn.1003.8280.2018.01.006

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收稿日期: 2017-08-30
网络出版时间: 2017-12-12 11:28
中山口岸截获国内未见分布染色硬翅蠊的鉴定
魏晓雅, 刘德星, 邱德义, 岳巧云     
中山出入境检验检疫局检验检疫技术中心, 广东 中山 528403
摘要: 目的 通过准确地鉴定中山口岸入境船舶截获的蜚蠊,为今后口岸鉴定该种蜚蠊提供参考依据。方法 2017年2月24日在中山口岸截获的圭亚那进口原木中截获1只雄性蜚蠊,对其进行形态鉴定及描述,获取其DNA条形码序列并提交至GenBank。结果 经形态鉴定,该雄性蜚蠊为染色硬翅蠊,隶属于蜚蠊目姬蠊科。经科技文献查新,确认为我国未见分布种且为国内口岸首次截获。结论 DNA条形码是形态鉴定的强有力补充,DNA条形码数据库有待完善和补充,应用形态鉴定和DNA条形码相结合可准确快速地鉴定外来蜚蠊。
关键词: 染色硬翅蠊     形态鉴定     DNA条形码    
Identification of Ceratinoptera picta: a non-recorded cockroach species in China intercepted at Zhongshan port, China
WEI Xiao-ya, LIU De-xing, QIU De-yi, YUE Qiao-yun     
Zhongshan Entry-Exit Inspection and Quarantine Technology Center, Zhongshan 528403, Guangdong Province, China
Supported by the Guangdong Province International Cooperation Project (No. 2015A050502009), National Quality Infrastructure Project (No. 2016YFF0203205), and Guangdong Inspection and Quarantine Science and Technology Support Program (No. 2017GDK63)
Corresponding author: YUE Qiao-yun, Email: yueqy@zs.gdciq.gov.cn
Abstract: Objective To identify the intercepted cockroach rapidly and accurately. Methods We tried to identify the male cockroach intercepted from an entry ship at Zhongshan port on February 24, 2017 with morphology, then DNA barcodes. DNA barcodes was submitted to the GenBank and the morphological characteristics of the intercepted sample were illustrated as well. Results The male individual was identified as Ceratinoptera picta, belonging to Ectobiidae, Blattodea. Ceratinoptera picta is a non-recorded species in China and it is intercepted for the first time at Chinese ports based on Sci-Tech novelty search. Conclusion DNA barcoding is a strong supplement to morphology. At present, DNA Barcoding Data system needs to be replenished and provides references for the future use. Combining morphology and DNA barcoding techniques is suggested in identification of intercepted cockroach rapidly and accurately.
Key words: Ceratinoptera picta     Morphology identification     DNA barcoding    

近年来,我国口岸入境船舶数量大幅增长,国际航行船舶携带病媒生物情况愈发严重,输入性传染病风险随之增加[1]。蜚蠊作为国际航行船舶的常见病媒生物,可直接或间接传播疾病,并引发传染病在不同国家或地区流行,给我国居民健康及生态安全带来严重威胁[2]。在对口岸截获的蜚蠊进行种类鉴定时常遇到国内无记录种类。因传统分类研究者知识的专一性和局限性,虽能准确鉴定某个类群,但对外来物种的鉴定常因缺少相关参考文献和参比标本而比较困难,需与外国的分类专家交换标本、交流意见,耗时较长,无法满足检验检疫快速鉴定的需要[3-4]

DNA条形码(DNA barcoding)是利用生物体内一段标准的、有足够变异、易扩增且相对较短的DNA片段进行物种鉴定的技术[5],是建立在DNA扩增、测序和序列分析基础上,结合信息学的一种新物种鉴定方法,弥补了传统形态分类的诸多不足。目前,国际现有基因数据库中关于非洲、南美洲等不发达国家和地区的蜚蠊序列较少,在应用中无法准确鉴定该地区的蜚蠊种类,迫切需要增补和更新这些物种数据[6]。在我国检验检疫工作中,已有应用DNA条形码成功鉴定外来病媒生物的研究,廖俊蕾等[7]应用该技术快速鉴定国内未见分布蝇种;单振菊等[8]鉴定国内未见分布鼠类;江莉等[9]成功鉴定进口货物中截获的蜱类,提高了鉴定效率和准确率等。形态学分类和DNA条形码相结合的技术(Barcoding and Morphology,“B & M”)是有发展前景的物种鉴定方法[10]。本研究对中山口岸进境来自圭亚那载有原木的货船中截获的1只雄性蜚蠊成虫进行鉴定,经形态学鉴定为染色硬翅蠊(Ceratinoptera picta)。该蜚蠊于1865年被首次描述[11],主要分布在南美洲。查阅外文文献发现,染色硬翅蠊存在同物异名Phyllodromia binotata(Bruner,1906)[12]。经科技文献查新,确定为我国口岸首次截获,为中国未见分布种。为便于口岸检验检疫工作者今后鉴别染色硬翅蠊,该文描述其外部形态,并首次提供其DNA条形码序列,作为国际DNA条形码数据库的补充。

1 材料与方法 1.1 样本来源

于2017年2月24日从中山口岸进境来自圭亚那载有原木的货船中截获,雄性蜚蠊成虫1只(编号:B191)。

1.2 形态学鉴定

使用体式显微镜(型号:ZEISS Discovery V12)进行检视,根据文献[11-14]对样本进行形态学鉴定。

1.3 DNA条形码的获取 1.3.1 DNA提取

取样本1条后足,利用DNA提取试剂盒[目录号:DP304-3,天根生化科技(北京)有限公司],按照说明书提取基因组DNA。

1.3.2 PCR扩增

所用引物为多细胞无脊椎动物DNA条形码的通用引物[15],序列为:LCO1490 5′-GGT CAA CAA ATC ATA AAG ATA TTG G-3′;HCO2198 5′-TAA ACT TCA GGG TGA CCA AAA AAT CA-3′。引物由宝生物工程(大连)有限公司合成。EX-Taq DNA聚合酶、dNTP等PCR试剂均购自宝生物工程(大连)有限公司。PCR反应体系及反应条件参照文献[16]进行。

1.3.3 测序

取5 μl PCR产物经1.5%琼脂糖凝胶电泳检测。成功扩增的PCR产物送上海立菲生物技术有限公司进行双向测序。测序引物同扩增引物。

1.3.4 序列分析

利用DNAman 6.0.3.99软件对测序所得的峰图进行校对拼接,去除序列两端的引物序列。通过欧洲生物信息研究所(EBI)(http://www.ebi.ac.uk/Tools/st/emboss_transeq/)进行蛋白质翻译辅助检查序列的有效性;利用BOLD(http://www.boldsystems.org/index.php/IDS_OpenIdEngine)和美国国立生物技术信息中心(NCBI)(https://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi?PROGRAM=blastn&PAGE_TYPE=BlastSearch&LINK_LOC=blasthome)系统进行种类检索,计算A、T、G、C各碱基含量,并将序列提交至GenBank。

1.4 科技查新

委托教育部科技查新站(Z15)暨南大学图书馆查新系统进行国内资料查询。

2 结果 2.1 形态特征

根据样本形态特征,鉴定为染色硬翅蠊,隶属于蜚蠊目姬蠊科硬翅蠊属(Ceratinoptera Brunner,1865)。其形态特征描述如下:

体栗色,头顶外露,复眼间距等于触角窝间距,略宽于单眼间距。下颚须第3节较长,第4节短锥形,端粗基细,第5节基部膨大末端尖。面部暗黑色,仅上唇和唇基深褐色,下唇须淡褐色(图 1)。

图 1 染色硬翅蠊 Figure 1 Morphology of Ceratinoptera picta

前胸背板长半圆形。后缘正中具1条弧形的黄色横带,侧后缘两边具有2个稍淡的白斑。前后翅发育完全,前翅矛形,革质,翅脉较不清晰,M-CuA脉具3~4根斜分支;后翅长于前翅,CuA脉简单,前翅略短于腹部。臀域暗褐色,其余深褐色。前足股节腹缘刺式C0形,前足跗节不具爪垫,爪对称,不特化。

雄性肛上板三角形,端部钝圆。下生殖板大小适中,不对称,具成对腹突。尾刺短小粗壮,向两边伸出,背面观右边长度是左边的2倍,其上面齿状小刺。中阳茎直,末端尖细,呈针状。雌性肛上板端具缺刻,下生殖板横宽,后缘浅凹(图 2)。

注:A.肛上板背面观;B.下生殖板腹面观;C.左阳茎腹面观;D.中阳茎腹面观;E.右阳茎腹面观 图 2 染色硬翅蠊雄性尾器 Figure 2 Male genitalia of Ceratinoptera picta
2.2 DNA条形码数据 2.2.1 PCR扩增

经PCR扩增后,样本在700 bp位置出现明显目的条带,见图 3

注:M. DNA分子质量标准;B191.样本 图 3 PCR扩增产物 Figure 3 PCR products
2.2.2 序列分析

截获样本序列的碱基组成见表 1。其中(A+T)平均含量为66.87%,(G+C)平均含量为33.13%。与其他种类昆虫线粒体序列碱基含量基本一致[17-19]

表 1 样本序列的碱基组成(%) Table 1 Nucleotide composition of the intercepted sample

在DNA条形码专用数据库BOLD以及NCBI的GenBank中无法查询染色硬翅蠊或其同物异名P. binotata序列。将其在BOLD和NCBI进行序列比对,匹配结果分别为88.53%Ectobiidae和85.28%Balta notulata,在2个数据库的匹配度均较低,无法判断其种类;在EBI中进行蛋白质翻译,序列无终止密码子、插入或缺失片段,可无间断地翻译成219个氨基酸,说明序列质量可靠。将序列提交至NCBI,GenBank Accession号为KY973601。

2.3 科技查新情况

经查询国内资料,未检索到染色硬翅蠊在国内分布的相关记录及口岸截获报道。检索文献范围和日期见表 2

表 2 文献科技查新检索范围和日期 Table 2 Time and literatures scope of the Sci?Tech novelty search
3 讨论

本研究利用“B & M”分类技术鉴定染色硬翅蠊,DNA条形码技术作为形态学鉴定的有力补充,具有准确性、减少对专家的依赖性、数据共享性高等优势。在口岸检验检疫中利用该技术可为输入性病媒生物的准确鉴定提供技术支持,从而提高输入性病媒生物鉴定效率。

世界蜚蠊分类研究进展不均衡,在经济发达、分类研究工作开展早的国家和地区,蜚蠊种类描述阶段已经基本完成,而不发达地区和国家仍有大量蜚蠊种类待发现和描述[20]。因相关研究和资料欠缺,截获的大部分蜚蠊难以得到准确鉴定。GenBank和BOLD中关于不发达地区和国家蜚蠊的序列也相对较少,即使借助DNA条形码技术,部分外来蜚蠊仍无法准确鉴定,给检验检疫工作带来不便。因此,将截获的染色硬翅蠊DNA条形码序列提交至GenBank数据库并描述其形态特征,以逐步完善数据库,为今后口岸应用提供比对参考。

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