东洋区华蝉族及相近类群的系统学和华蝉族的系统地位确定(半翅目:蝉总科)

东洋区华蝉族及相近类群的系统学和华蝉族的系统地位确定(半翅目:蝉总科)

论文摘要

蝉总科Cicadoidea隶属于半翅目Hemiptera头喙亚目Auchenorrhyncha,包括螽蝉科Tettigarctidae和蝉科Cicadidae。其高级阶元的分类系统主要是根据鼓膜发音器及其它相关构造(背瓣、鼓膜听器、腹瓣、副发音器等)的形态结构特征而建立。然而,对于一些无鼓膜的种类,如仅局限分布于中国西南地区和缅甸的华蝉族Sinosenini,其系统地位一直存在争议。本研究应用分子系统学方法,对蝉科的3亚科23个代表种类(其中选取副蝉亚科Tettigadinae中的枯蝉Subpsaltria yangi为外群)的16S rDNA、Cyt b、COI三种线粒体基因序列进行了测定;运用MEGA 4.0计算序列各碱基(A, T, G, C)的含量、变异位点、保守位点、简约信息位点、转换与颠换的比值;基于模型Kimura’s 2-parameter model (K2-P)计算各个分类单元之间的遗传距离;采用最大简约法(MP)、最大似然法(ML)和贝叶斯法(BI)基于单基因16S rDNA、联合基因16S + Cyt b、16S + COI和16S + Cyt b + COI分别构建系统发育树。主要研究结果如下:1.在所检测的蝉科昆虫上述4种基因中A+T的平均含量均大于C+G的平均含量,这与昆虫线粒体基因A+T含量具有偏嗜性一致;基于模型Kimura’s 2-parameter model (K2-P)计算各个分类单元间的遗传距离,平均遗传距离均远远低于25.0%30.0%。同质性检验表明单基因16S rDNA、联合基因16S + Cyt b、16S + COI和16S + Cyt b + COI的碱基组成是同质的(16S rDNA chi-square =15.054, d.f. = 66, P = 1.000; 16S + Cyt b chi-square =18.733, d.f. = 57, P = 1.000; 16S + CO I chi-square =19.498, d.f. =57, P = 1.000; 16S + Cyt b + CO I chi-square =28.862, d.f. =57, P =0.999),在构建系统树时无负面影响。2.分别基于16S rDNA、16S + Cyt b、16S + COI和16S + Cyt b + COI序列构建了蝉科代表类群的MP树、ML树和BI树,为蝉科高级分类系统的修订奠定了基础。(1)华蝉族Sinosenini的哑蝉属Karenia与蝉族Cicadini的大马蝉属Macrosemia、寒蝉属Meimuna亲缘关系密切,应由原来所在的姬蝉亚科Cicadettinae转入蝉亚科Cicadinae;华蝉族Sinosenini应为蝉族Cicadini的新异名,且由族级单元降为亚族级单元华蝉亚族Sinosenina stat. nov.;(2)蝉族Cicadini的螂蝉属Pomponia、寒蝉属Meimuna、大马蝉属Macrosemia、结脉蝉属Hyalessa和螗蝉属Tanna等5属与其他族的属级单元混杂分布,表明蝉族Cicadini缺乏单系性,其分类系统急需进一步修订;(3)蝉亚科Cicadinae的草蝉属Mogannia与姬蝉亚科Cicadettinae的各代表类群聚为一支;该属所在的黑蝉族Cicadatrini应被移入姬蝉亚科Cicadettinae;(4)胡蝉属Graptopsaltria和昂蝉属Angamiana聚为一支,构成姊妹群,支持Hayashi (1978)曾提出、但未被广泛接受的“胡蝉属Graptosaltria应被归于网翅蝉族Polyneurini”的观点。3.本研究结果表明,鼓膜发音器在哑蝉属Karenia及其他个别类群的缺失是“进化中的独立事件”,“鼓膜发音器完全被背瓣覆盖”不能作为蝉亚科Cicadinae各类群的共有衍征,鼓膜发音器背瓣的缺失不能作为姬蝉亚科Cicadettinae(=裸蝉亚科Tibicininae auct.)各类群的共有衍征;以往主要根据鼓膜发音器及其它相关构造(背瓣、鼓膜听器、腹瓣、副发音器等)的形态结构特征建立的蝉总科高级阶元分类系统亟需修订。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 文献综述
  • 1.1 蝉总科系统分类研究概况
  • 1.2 线粒体基因组在昆虫系统学研究中的应用
  • 1.2.1 昆虫线粒体基因组的组成及进化特点
  • 1.2.2 线粒体基因在昆虫系统学研究中的应用
  • 1.2.3 线粒体基因在蝉科系统发育研究中的研究
  • 1.3 本研究的目的及意义
  • 第二章 材料与方法
  • 2.1 研究材料
  • 2.1.1 研究材料及保存方法
  • 2.2 实验仪器、设备和试剂
  • 2.2.1 仪器和设备(见表2–2)
  • 2.2.2 试剂
  • 2.3 研究方法
  • 2.3.1 总DNA 的提取与检测
  • 2.3.2 PCR 的扩增
  • 2.3.3 PCR 产物的测序
  • 2.3.4 序列的处理和组成分析
  • 2.3.5 系统发育分析
  • 第三章 结果与分析
  • 3.1 总DNA 的检测
  • 3.2 PCR 扩增结果
  • 3.3 系统发育信号的树长分布分析(g1 检验)
  • 3.4 序列组成分析及系统发育树分析
  • 3.4.1 基于单基因16S rDNA 的序列组成分析及系统发育分析
  • 3.4.2 基于联合基因16S rDNA 和Cyt b 的序列组成分析及系统发育分析
  • 3.4.3 基于联合基因16S rDNA 和COI 的序列组成分析及系统发育分析
  • 3.4.4 基于联合基因16S rDNA、Cyt b 和COI 的序列组成分析及系统发育分析
  • 第四章 结论与讨论
  • 4.1 结论
  • 4.2 讨论
  • 4.2.1 不同分子标记选择对蝉科Cicadidae 高级阶元系统发育关系构建的影响
  • 4.2.2 黑蝉族Cicadatrini 的系统地位
  • 4.2.3 华蝉族Sinosenini 的系统地位
  • 4.2.4 蝉族Cicadini 的单系性
  • 4.2.5 网翅蝉族Polyneurini 的分类系统
  • 参考文献
  • 附录
  • (一) 蝉科代表类群的16S rDNA 基因的序列
  • (二) 蝉科代表类群的COI 基因的序列
  • (三) 蝉科代表类群的Cyt b 基因的序列
  • 致谢
  • 作者简介
  • 相关论文文献

    • [1].蝉次目昆虫“足-消化道-马氏管”的形态/功能分化及其在蝉次目昆虫系统演化中的意义[J]. 动物分类学报 2011(03)
    • [2].中国螂蝉属分类研究(半翅目:蝉科)(英文)[J]. Entomotaxonomia 2015(03)
    • [3].中国角蝉总科部分昆虫马氏管分泌物“网粒体”的超微结构研究(半翅目:蝉亚目)[J]. 昆虫分类学报 2011(03)
    • [4].蝉总科昆虫的发声行为及相关系统学与生态学研究进展[J]. 西北农业学报 2014(06)

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