中国角顶叶蝉族分子系统学研究(半翅目:叶蝉科:角顶叶蝉亚科)

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角顶叶蝉族Deltocephalini隶属于半翅目Hemiptera、叶蝉科Cicadellidae、角顶叶蝉亚科Deltocephalinae,是角顶叶蝉亚科内的第二大族,全世界已记述73属613种,广泛分布于各大动物地理区。我国已记录13属52种。其中许多种类是重要的农业害虫,不但刺吸植物汁液,影响植物生长,而且传播植物病毒病,常对农业生产造成严重危害。自该族建立以来,叶蝉分类学者对该族进行了大量研究,但该族目前仍存在许多问题。一些属的分类地位存疑;一些种的外部形态非常相似,某些重要的分类特征存在明显的种间与种内变异的交叉,依据形态特征很难准确鉴定;该族大部分物种尚无条形码数据,因此急需进行分子系统学研究。本研究对角顶叶蝉族7属30个代表种的三段核基因(28S rDNA、Wingless和H3)和2段线粒体基因(16S rDNA、COI)进行了序列测定;利用MEGA软件计算序列各碱基组成、保守位点、变异位点、简约信息位点的数量,使用DAMBE 5.3.74检验饱和度;联合5个片段基因,采用2种建树方法,即最大似然法(ML)、贝叶斯法(BI)分别构建中国角顶叶蝉族分子系统发育树。同时选取该族16个种分布51个采集地点的456头标本,利用遗传距离和NJ树对DNA条形码在该族中的可用性进行初步探讨。而且利用遗传距离、NJ树、ME树、MIJ树、BI树对栅斑叶蝉的形态变异进行研究。研究结果如下:1)角顶叶蝉族的28S rDNA经过校对、拼接、对齐、剪齐后长度为705bp,其中可变位点为189个,保守位点为491个,简约信息位点为126个,A+T平均含量为41.7%;Wingless经过比对处理后长度270bp,其中可变位点94个,保守位点78个,简约信息位点98个,A+T平均含量为41.4%。H3经过比对处理后长度312bp,其中可变位点123个,保守位点82个,简约信息位点108个,A+T平均含量为39.1%。16S rDNA经过比对处理后长度为516bp,其中可变位点243个,保守位点281个,简约信息位点194个,A+T平均含量72.4%;COI经过比对处理后长度630bp,其中可变位点325个,保守位点302个,简约信息位点298个,A+T平均含量为67.5%;线粒体基因的A+T的平均含量都高于C+G的平均含量,这体现了昆虫线粒体基因的A+T偏嗜性。2)联合28S rDNA、Wingless、H3、16S rDNA和COI基因序列,对中国角顶叶蝉族进行系统发育研究,结果均表明中国角顶叶蝉族是单系,中国角顶叶蝉属Deltocephalus是单系,中国美叶蝉属Maiestas是并系。3)对中国分布的角顶叶蝉族16种的456条COI基因序列进行研究,结果表明种内遗传距离与种间遗传距离存在明显的条形码间隙,NJ树聚类分析结果和形态学鉴定结果完全一致,DNA条形码可有效应用于角顶叶蝉族的鉴定。4)对栅斑叶蝉的两种形态变异的COI基因序列进行研究,结果表明栅斑叶蝉的两种形态变异属于种内变异,并建议物种鉴定应用多种方法综合分析,而不是单一的以遗传距离3%的经验值,否则可能高估物种的生物多样性。
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