中国圆瓢蜡蝉属分类及其DNA条形码研究

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圆瓢蜡蝉属Gergithus隶属于半翅目Hemiptera头喙亚目Auchenorrhyncha蜡蝉总科Fulgoroidea瓢蜡蝉科Issidae球瓢蜡蝉亚科Hemisphaeriinae,目前全世界记录58种,中国分布有35种。本文对中国圆瓢蜡蝉属昆虫进行了系统的分类学研究以及DNA条形码研究。在分类学研究中,本文总结了圆瓢蜡蝉属国内外的分类研究概况,在掌握大量标本的基础上共鉴定、整理和记述中国圆瓢蜡蝉属37种,包含2新种,并绘制了其中14种的雄性外生殖器特征图并对其外部形态进行了图像采集。在DNA条形码研究中,本文介绍了国内外DNA条形码研究的现状;对该属及其近缘属的部分种类提取DNA序列,测序并进行了分析。通过系统分类学研究及DNA条形码研究对圆瓢蜡蝉属及其近缘属进行了系统发育分析。模式标本和检视标本均保存于贵州大学昆虫研究所。主要研究结果如下:论文主要包括四个部分:系统分类研究、DNA条形码研究、地理区系分析及系统发育研究,主要研究内容及结果如下:传统分类研究共记述中国圆瓢蜡蝉属昆虫37种,并对采获和收集的600余号瓢蜡蝉标本进行了检视、鉴定,共涉及14种,其中包括2新种。文中给出了各个种类的鉴定特征,编制了分种检索表,对各个种类的研究概况进行了简要回顾,对已有标本的种类,进行了详细的形态特征(包括雄性外生殖器特征)描记,绘制了主要形态特征图。并对该属与近缘类群的形态特征进行了比较。所有检视标本均保存于贵州大学昆虫研究所。新的分类单元如下:新种(2个)贵州圆瓢蜡蝉Gergithus guizhouensis sp.nov.双齿圆瓢蜡蝉Gergithus diplopectinaus sp.nov.DNA条形码研究本研究对圆瓢蜡蝉属14种样本进行实验,提取DNA,扩增目的DNA片段(4个DNA序列,线粒体基因CO I,核基因28S r DNA,16S r DNA和内转录间隔区ITS 1),送基因测序公司进行碱基测序,然后对数据进行比对、拼接等,并对数据进行了碱基组成成分、遗传距离和系统发育信号分析,最后使用MEGA 6.0软件MP法、NJ法、ML法命令进行运算分析,最终每个序列得到3颗系统发育树。虽每个基因或DNA序列片段的保守性或变异性不一样,基于每个基因系统发育结果或多或少有点差异,但也能得到一些信息。共获得成功序列130余条,经校正拼接后,可用序列111条,其中CO I序列共11种;16S r DNA序列共14种;28S r DNA序列共9种;ITS 1序列共9种。地理区系分析中国圆瓢蜡蝉属种级阶元在中国陆地动物地理区划中的类型面貌共计5式区系类型(表4-3)。华南区区系型种数最大,共计28种,占75.67%;西南区3种,占8.11%。跨区分布的“华中区-华南区”式区系型成分共计4种,占10.81%,表明华南区区系型成分具有非常显著的优势。二区跨区区系型中,除了有“华中区-华南区”式区系型之外,还有“西南区-华南区”式区系型,其成分共计种数1个,占2.70%。三区跨区型亦仅有“西南区-华中区-华南区”式区系型,其成分共计种数1个,占2.70%;无四区跨区型及五区跨区型。表明中国圆瓢蜡蝉属在中国东洋界华南区占有绝对优势,华南区和华中区具有强联系。系统发育分析根据支序系统学的理论和方法,应用两款软件(PAUP 4.0和MEGA 6.0),分别对圆瓢蜡蝉属昆虫基于形态特征数据(53个形态性状特征)和分子序列数据(CO I,28S r DNA,16S r DNA和ITS 1),使用MP法、NJ法、ML法,进行了系统发育分析,共获得2棵基于形态数据的系统发育树和15棵基于分子序列数据的系统发育树,由于建树方法和样本选取的范围不同,各个系统发育树之间存在一定的一致性,也存在着一定的差异性。综合不同方法和不同软件的系统发育结果进行了分析讨论。(1)基于形态特征数据的系统发育结果较为理想,与传统分类系统吻合。圆瓢蜡蝉属昆虫体外形特征明显,雄性外生殖器高度骨化,该属属征明显,易于归类,特征的演变符合进化方向,因此基于形态特征数据的系统发育结果与传统形态分类系统高度一致。(2)基于分子数据的系统发育分析,由于每个基因或DNA序列片段的保守性或变异性不一样,每个基因系统发育结果或多或少有点差异,因此得到一些不同于形态特征系统发育的数据:条纹圆瓢蜡蝉G.parallelus总是作为单独的支序分离出来并位于系统发育树的底部,与传统形态学中进化水平有差异;在基于CO I和16S r DNA建立的系统发育树中皱脊圆瓢蜡蝉G.rugiformis总是与球瓢蜡蝉属Hemisphaerius一起作为外群被分离出来,说明其分类地位有待考究,但该种在形态学上更接近于圆瓢蜡蝉属。
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