刺齿(虫兆)属的DNA分类研究

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跳虫是弹尾纲动物的俗称,是分布极广的一类小型至微型节肢动物,在节肢动物以及六足动物中都有重要的分类地位。刺齿姚(Homidia)隶属节肢动物门弹尾纲长角跳目长角姚科,在中国广泛分布,是国内物种数量最多、发生量最大的属。弹尾纲目前的分类基本上是通过形态特征来区分物种,但传统分类学的方法经常会有一定的局限性,很可能导致物种多样性被低估。因此,在界定物种的过程中,如何快速准确地进行鉴定对生物学家尤其非分类专家仍然是个难题。近年来虽然提出一些DNA方法得到广泛运用,如DNA条形码(DNA barcoding),但在实际操作中仍存在不少问题。相反地,越来越多的分类学家倾向于选择多种不同的分子标记、整合多种分析方法进行物种的界定。本文主要从DNA分类的角度,以线粒体COI基因、核糖体基因28SrDNA D1-2作为分子标记,借助多种不同的分子研究手段对刺齿跳属44个形态种进行了初步界定。其中,3%的阈值法界定出71个种,6%的阈值法界定出58个种,10%的阈值法界定出54个种;基于条形间隔(barcoding gap)理论的(Automatic barcode gap discovery, ABGD)方法界定出59个种;基于碱基替代数目的(Poisson tree processes, PTP)方法界定出70个种;GMYC(the Generalized Mixed Yule Coalescent method)界定出72个种。在GMYC界定的72个物种基础上,使用多基因贝叶斯方法(Bayesian multilocus approach, BPP)对前述单基因方法中不一致或不可靠的“物种”进行判定。综合以上5种结果,我们采取最保守的方法,即将所有方法都认可的谱系(independent lineages),认定为54个假想分子种,仅比形态种多10个,也表明部分广布物种可能存在隐存种。结果显示,单基因方法能够较好的区分物种,但存在高估多样性性的可能;在计算能力有限的情况下,6%阈值法和ABGD法能够快速准确的初步界定物种。多基因贝叶斯法表现最好,但对成本和计算能力要求较高。基于以上研究,我们为刺齿姚属的DNA分类建立了一套可用于跳虫的标准工作流程,即通过6%的阈值法或ABGD初步界定物种,由BPP去验证分子种的可靠性,最终结合形态学、生态、地理等因素综合鉴定物种。从另一个角度也说明,“隐存种”的数量很有可能取决于形态分类的水平,本属的研究表明传统分类仍是可靠的,隐种多可能只是类群形态分类水平较低的缘故。同时,本研究也为刺齿姚属的系统发育研究提供了潜在的数据来源。
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