长翅目蝎蛉科昆虫分子系统发育及单角蝎蛉物种分子界定

论文摘要

蝎蛉科Panorpidae昆虫是重要的生态指示性昆虫之一,但属级分类单元迄今比较混乱,其中最大的蝎蛉属Panorpa与新蝎蛉属Neopanorpa之间公认存在并系群关系,严重制约了蝎蛉科昆虫分类鉴定工作和系统发育研究的开展,因此亟需对蝎蛉科昆虫进行属级分类单元进行重新划分和订正。本研究应用分子生物学方法,采用PCR扩增,测定了蝎蛉科3属15种昆虫的线粒体COI（约620 bp）、COII（约632 bp）及核糖体28S rDNA （约454 bp）等基因序列,并以蚊蝎蛉科的中华蚊蝎蛉Bittacus sinensis为外群,Genebank下载欧美地区6种蝎蛉及2种拟蝎蛉相应基因片段序列,采用最大简约法（MP）、最大似然法（ML）及贝叶斯法（Bayesian）对中国蝎蛉科昆虫进行了分子系统发育重建,讨论了蝎蛉科内系统发育关系。同时,对单角种团Panorpa centralis group内采自不同地理位置的太白蝎蛉Panorpa obtusa的Cty b（约432 bp）也进行了扩增测序,并结合形态学与分子数据,探索了单角蝎蛉种内物种的划分。主要研究结果如下:与其他昆虫一致,蝎蛉科蝎蛉线粒体COI、COII和Cyt b基因以及核基因28S rDNA片段中碱基呈现高A + T含量,分别为66.3%、70.8%、72.1%和65.0%,即明显的AT偏向性;G含量相对偏低,分别为14.9% （COI）、14.7% （COII）、18.6% （Cty b）和16.0% （28S rDNA）。单基因及联合基因分析所构建的系统发育树均支持蝎蛉属为并系群、新蝎蛉属为单系群。其中,长瓣蝎蛉P. longiprocessa、淡色蝎蛉P. decolorata和刘氏蝎蛉P. liui均处于基部,与新蝎蛉属关系密切,应为蝎蛉属的原始种。此外,单角蝎蛉种团P. centralis group表现出很强的单系性,双角种团中的大蝎蛉P. magna在蝎蛉科系统发育拓扑树中显示出具有隶属于蝎蛉属之外其他种的地位特征。系统发育结果证实蝎蛉科异质性很强,蝎蛉科昆虫应进一步划分。种内变异广泛存在单角蝎蛉中。相对于其他单角蝎蛉,王屋山蝎蛉Panorpa wangwushana首先从单角种团中分化出来,其次为华山蝎蛉P. emarginata、南五台蝎蛉P. nanwutaia、拟华山蝎蛉P. dubia、拜尔斯蝎蛉P. byersi以及太白蝎蛉P. obtusa。分子数据分析显示,采自宁夏彭阳县挂马沟林场与隆德峰台林场的太白蝎蛉疑似种为一种,采自宁夏泾源县西峡林场与陕西黄陵县的蝎蛉也为同一种;结合形态学分析,采自隆德苏台林场的疑似太白蝎蛉的昆虫应为新种。蝎蛉之间物种分子界定不应仅依靠COI片段,而要在形态学基础上结合线粒体多基因片段共同分析。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• Introduction
• Chapter 1 Literature Review
• 1.1 The studies on molecular phylogeny in insects
• 1.2 The phylogeny and systematics of Mecoptera
• 1.3 The species delimitation
• 1.4 The conspecific variation in Panorpa
• Chapter 2 Materials and Methods
• 2.1 Materials and taxon sampling
• 2.2 DNA extraction
• 2.3.P CR amplification
• 2.4.D NA sequencing
• 2.5.D NA alignment
• 2.6.P hylogenetic reconstruction
• 2.7 Observation in morphology
• 2.8 Testing species boundaries
• Chapter 3 Results
• 3.1 Sequences
• 3.2 Alignment
• 3.3 Phyloneny analyses of Panorpidae
• 3.4 Testing species boundaries in P. obtusa species
• 3.4.1 Phylogeny analyses of P. centralis group
• 3.4.2 Phyloneny analysis of P. obtusa species
• 3.4.3 Variation in morphology of P. obtusa species
• 3.4.4 Testing species boundaries in P. obtusa species
• Chapter 4 Conclusion and Discussion
• 4.1 Conclusion
• 4.2 Discussion
• 4.2.1 The sister taxon of Panorpodidae
• 4.2.2 The monophyly of P. centralis group
• 4.2.3 The three cryptic and interesting species
• 4.2.4 The special position of P. magna
• 4.2.5 The species delimitation in P. centralis species
• 4.2.6 Gene flow in Panorpa
• References
• Appendix
• 致谢
• 作者简介
• 附件