论文部分内容阅读
蝉科Cicadidae隶属于半翅目Hemiptera蝉总科Cicadoidea,广泛分布世界各地。海南岛位于中国南部的热带、半热带地区,在热带季风气候的影响下具有非常丰富的生物多样性。然而迄今,有关海南岛区系蝉科昆虫生物多样性和生物地理学的却相对较少。此外,作为大陆性岛屿,海南岛仅以宽约25千米的琼州海峡与大陆相隔,海峡及海南岛上的山地地形对分布在雷州半岛和海南岛的蝉科昆虫的隔离分化效应尚无人探讨。本研究在调查补充海南岛蝉科昆虫生物多样性、统计它们地理分布的同时,对分布在雷州半岛和海南岛的蝉科昆虫代表种黄螺蛄Platypleura hilpa Walker 13个种群基于线粒体分子标记进行了系统地理和种群遗传结构分析;研究结果主要如下:1.海南岛蝉科昆虫物种多样性和生物地理海南岛共分布蝉科昆虫59种,隶属3亚科、9族、28属。其中包括2新种(海南半辦蝉Semia hainanenis sp.n.和海南尼蝉Nipponosemia hainanenis sp.n.)、2 个中国新记录种(窄瓣螂蝉Pomponia subtilita Lee,2009 和长带虎斑蝉 Becquartina bleuzeni Boulard,2005)、15个海南新记录种。另外,近年报道分布于海南的4个种经对原检视标本重新鉴定后发现为误鉴,在本研究中被移出海南岛蝉科区系。依据59种海南岛蝉科昆虫的地理分布数据,它们在不同层次范围内的地理分布具有以下特点:(1)59种海南岛蝉科昆虫特有种为12种,占总种数的20%。相对台湾岛69%的蝉科昆虫特有性,这种较低的特有种比例可能与海南岛上较少的山地面积及低海拔的山脉有关。(2)海南岛蝉科昆虫主要集中于岛中南部地区,其中海南乐东县具有最高的蝉科物种丰富度(43种)。且多达24个种在海南岛零星分布,每种仅分布在海南岛的一个县市区域内。这种分布的地区性差异可能与海南岛内环境的异质性有关。(3)多达50种海南岛蝉科昆虫仅分布于东洋区,8种同时分布于东洋区和古北区,1种广泛分布于为东洋区、古北区和澳洲区,表明海南岛蝉科昆虫区系具有明显的东洋区成分;在中国地理区划中,海南岛所在的华南区与华中区的共有种最多,为22种,西南区次之,华北区再次之,而与蒙新区则没有共有种,整体上表现为在中国范围内与海南岛所在的华南区地理距离越远,则与该区的共有种数越少。(4)海南岛与台湾岛等邻近地区蝉科昆虫区系的共有种比较分析中,中南半岛北部及与之毗连的中国广西、云南地区与中国海南岛具有最高的蝉科昆虫种类分布相似性。2.基于线粒体COⅠ和COⅡ序列的黄蟪蛄海南岛和雷州半岛种群遗传分化与系统地理(1)本实验分析的COⅠ和COⅡ序列片段大小分别为588bp和672bp,其中51条COⅠ序列共包含35个变异位点,变异位点约占总碱基数的5.95%,COⅡ序列共包含28个变异位点,变异位点约占总碱基数的4.17%,显示COI基因的进化速率要高于COⅡ基因。(2)在遗传多样性分析中,基于单基因COⅠ,COⅡ及联合基因COⅠ+COⅡ计算得到的单倍型多样性分别为0.94431、0.89882、0.97647,核苷酸多样性分别为0.01812、0.01205、0.01492,表明分布在海南岛和雷州半岛的黄蟪蛄种群具有高水平的遗传多样性。(3)基于联合基因COⅠ+COⅡ构建的系统树及单倍型中介网络图在分支结构上具有高度一致性,海南岛种群单倍型的分支情况呈现明显的系统地理结构。(4)利用中性检验和错配分布方法,基于COⅠ,COⅡ及联合基因COⅠ+COⅡ对海南岛的黄蟪蛄9个种群进行种群动态分析表明,Fu’s Fs检验值均为极显著的负值(P<0.02),且错配分布图均大致呈单峰型,表示这9个种群曾发生明显的近期种群扩张。(5)AMOVA层次分析表明,4个地理分区间的变异在总变异中所占的比例最大,其值为75.62%,且P值极显著,表明示地理分区间也存在明显的系统地理结构。4个地理分区间的FST值和Nm分析表明,FST值均较高,且P值均极显著,Nm值均小于1,雷州半岛种群与海南岛种群间的FST值最高。这种明显的遗传分化是地理隔离和距离隔离共同作用的结果。(6)尽管不同地区间,特别是雷州半岛和海南岛的种群之间已发生很高的遗传分化,但不同地区的黄蟪蛄仅在在后翅斑纹和体色上具细微差异,依据目前的分子和形态数据尚不能确定分两地的种群是否已发生生殖隔离,需借助于更多的数据如鸣声行为、寄主选择性等方面做进一步的综合评价。