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蜻蜓目(Odonata)是昆虫中一个非常古老的类群,其对了解昆虫的进化及飞行机制来说都是关键的类群。蜻蜓目总科和科的分布反映了远古的地理分隔事件,历史生物地理学的研究常以蜻蜓目昆虫作为研究对象。蜻蜓目数量最多、分布最广的科是差翅亚目(Anisoptera)的蜻科(Libellulidae)。蜻科成员多为大型种类,数量众多,在多种类型的水环境中扮演着掠食者的角色,是水环境中一个重要的成员。另外,蜻科昆虫表现出显著多样的行为和形态特征,成为生殖形态和精子竞争以及性别选择,比较种群生态,系统生物地理学和交配行为进化等研究的首选类群。然而,这些研究是在对该科物种系统发育关系知之甚少的情况下进行的。因而,重建该科系统发育关系就显得尤为重要。其成果对于蜻科形态多样性,生态学,行为学和分布等方面的研究都具有重要意义。
细胞色素c氧化酶亚基I基因,编码细胞色素氧化酶亚基一,是细胞色素c氧化酶的重要组成部分。在昆虫系统发育研究中,线粒体COI基因是应用频率较高的一个分子标记。本研究基于COI基因对蜻科部分种类的系统发育关系进行了探讨。采用邻接法(NJ)、最大简约法(MP)、最大似然法(ML)及贝叶斯推论法(BI)4种方法对蜻科部分种类的系统发育关系进行了研究。结合已有的研究结果对一些种类的归属问题进行了探讨。
通过分析讨论,得出如下结论:
1、14种蜻科昆虫COI基因序列四种碱基组成存在明显的偏向性,A、T、G、C含量分别为31.5%,36%,15.8%和16.7%,A+T%为67.5%,G+C%为32.5%,A+T的含量明显高于G+C的含量。COI基因702 bp序列共编码234个氨基酸。该段序列的组成中包括19种氨基酸,不含半胱氨酸。在所含有的19种氨基酸中亮氨酸含量最高,其次为缬氨酸。
2、蜻科14种昆虫COI基因序列转换频率是颠换的1.088倍;转换主要发生在T与C之间,颠换主要发生在A与T之间。第一位点的R值为3.3;密码子第三位的转换和颠换的频率都较高,转换频率占总数的67.7%,颠换占总数的85.5%。14种昆虫COI基因遗传距离p与R值存在着较好的依赖关系,即随着p距离的增大,R呈下降的趋势,符合典型昆虫线粒体DNA距离依赖性规律。碱基替换饱和性分析中,TS、TV与p距离之间关系的趋势线R平方值分别为0.7258和0.7011。在添加趋势线时本研究选择了R平方值最大的曲线。颠换的曲线显示随p距离的增加颠换的增加接近某一最大值,有达到饱和的趋势。根据数据得到的曲线作者认为蜻科14种昆虫COI基因序列间的碱基替换未达到饱和。能够提供系统发育信息。
3、结果中各属间的关系仍然很不明确,而且不同建树方法的结果没有互相验证和支持。分支情况比较混乱,这一点与查岭生基于COII的研究结果类似。因此我们不能据此推断各属问的系统发生关系。导致这种情况的原因可能是:1) COI不适合解决蜻科属级的系统发育关系;2)进行分析的种类过少,不能真正反映各属的特征。COI基因对于属内形成稳定的分支具有很好的支持。因此对于属内系统发生关系的推论,COI基因是有效的。
4、在所有的系统树中大黄赤蜻(Sympetrum uniforme)和红蜻(Crocothemis servilia)均聚为一支,这与查岭生基于COII的研究结果相同。
5、本研究的结果不支持Wilson对于蜻科亚科级分类系统的划分。