中国拟叶螽亚科系统发育研究

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拟叶螽亚科Pseudophyllinae隶属于昆虫纲Insecta、直翅目Orthoptera、螽斯科Tettigoniidae,是一类善于伪装的昆虫,其分布广泛,类群较为丰富。目前,关于拟叶螽亚科的研究多为经典分类学研究,分子学相关研究较少。本研究通过对11属11种拟叶螽亚科昆虫进行线粒体基因组测序,对拟叶螽亚科的丽叶螽属Orophyllus、弧翅螽属Hemigyrus、翡螽属Phyllomimus 3个属内的物种进行COI基因测序分析,以期揭示该亚科内各属之间的系统发育关系以及属内物种的分类地位。具体研究内容和研究结果如下:1.拟叶螽线粒体基因组比较分析。本研究测定了拟叶螽亚科11属11种的线粒体基因组数据,结合Gen Bank中的12条拟叶螽亚科昆虫的线粒体基因组序列,对23条拟叶螽亚科的线粒体基因组序列进行分析发现:trn M-trn I-trn Q的基因重排现象在拟叶螽亚科昆虫中普遍存在,推测是拟叶螽亚科昆虫的共有衍征。除此之外,拟叶螽亚科昆虫的线粒体基因组的结构特征与其他直翅目昆虫相似。2.基于线粒体基因组的拟叶螽亚科族、属间的系统发育分析。基于本研究测序获得的11种拟叶螽线粒体基因组数据以及Gen Bank获得的12条线粒体基因组序列,利用36个编码基因建立不同的数据集,运用最大似然法和贝叶斯推论法对中国拟叶螽亚科各属进行系统发育分析研究。结果表明:(1)拟叶螽亚科的翡螽族Phyllomimini和波缘螽族Cymatomerini都为并系。拟叶螽族各属共同形成了单系群,并且整体嵌入到翡螽族中。建议将本研究翡螽族中除翡螽属外的各属转移出翡螽族建立新的族。(2)有研究因彩螽属个体前足胫节具有开放式听器这一祖征,将彩螽属升为彩螽族。但本研究中烟云彩螽Callimenellus fumidus所属的彩螽族Callimenellini彩螽属Callimenellus嵌入到波缘螽族中。因此,本研究认为是否具有开放式听器不能作为拟叶螽亚科内稳定的鉴定特征,建议将彩螽族唯一的属彩螽属划入波缘螽族,彩螽族为波缘螽族同物异名。(3)鼓叶螽属Tympanophyllum和誉螽属Timanthes为姐妹群,这与传统分类中两属的相似形态一致。(4)贯脉菱螽现在仍被归于拟叶螽族的拟叶螽属Pseudophyllus,但是在系统发育树中该个体未与拟叶螽属的其他个体形成单系群。结合该种前胸背板和翅脉更符合菱螽属Rhomboptera的特征,因此本研究认为应将其划入菱螽属。3.丽叶螽属、弧翅螽属和翡螽属基于COI基因的分类研究。之前丽叶螽属只包括模式种山陵丽叶螽O.montanus一种,结合翅端形状、下生殖板花纹、后足股节内侧等形态特征以及基于29条序列构建的系统发育树对丽叶螽属进行整理,最后认为测序个体分属于5个物种(包含已发表4新种)。对弧翅螽属的6种37个个体的COI序列进行分析,建立的系统发育树分为两个大的分支,分别对应弧翅螽亚属Hemigyrus(Hemigyrus)和脊螽亚属Hemigyrus(Tomomima),验证了使用前胸腹板有无刺作为鉴定特征的合理性。对基于翡螽属翡螽亚属Phyllomimus(Phyllomimus)的230个个体的COI基因建立的系统发育树和形态进行分析,认为有1个疑难种和2个新种。整体上翡螽属各个物种表现出单系性。系统发育树显示中华翡螽具有很高的种内多样性,认为可能具有隐种。本研究对拟叶螽亚科昆虫的线粒体基因组进行结构分析后发现普遍具有基因重排现象,认为是拟叶螽亚科的共有衍征;完善了拟叶螽亚科系统发育研究,基本可以确定翡螽族为一并系类群,有待后续进一步厘定和细分;并且对丽叶螽属、菱螽属、彩螽属的个体的归属提出了新的观点。相关的测序结果补充了拟叶螽亚科线粒体基因组数据以及DNA条形码数据库。
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