基于形态和分子特征的中国锉小蠹属系统分类学研究

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锉小蠹属Scolytoplatypus隶属于鞘翅目Coleoptera象虫总科Curculionoidea小蠹亚科Scolytinae,是一类重要的林木蛀干害虫,具有重要的生态和经济意义。目前,全世界锉小蠹属昆虫共有49种,大部分种类分布于埃塞俄比亚区和东洋区的热带地区。但是在我国,锉小蠹属昆虫分类学研究滞后,截止2019年,中国共记锉小蠹属昆虫9种。本研究通过对中国锉小蠹属昆虫进行形态分类学研究,以期明确中国锉小蠹的种类、寄主、分布和形态特征等基本信息,并编制雄性分种检索表;通过扩增线粒体COI基因片段,对锉小蠹属昆虫进行DNA条形码研究,探究其可行性和准确性;利用4个基因片段(COI、CAD、EF-1α、28S)对中国锉小蠹属昆虫的系统发育关系进行初步探讨。结果如下:一.通过视检采集自中国各地的51份、共计800余只成虫的标本。共发现锉小蠹属17种,其中包括:2个新种,分别是蓝玉锉小蠹Scolytoplatypus skyliuae sp.nov.、武功山锉小蠹S.wugongshanensis sp.nov.,5个中国新纪录种,分别是婆罗门锉小蠹S.brahma、卷毛锉小蠹S.curviciliosus、迷你锉小蠹S.minimus、红尾锉小蠹S.ruficauda、萨姆辛锉小蠹S.samsinghensis和3个大陆新纪录种,分别是布氏锉小蠹S.blandfordi、秃头锉小蠹S.calvus、柔毛锉小蠹S.pubescens;恢复了中华锉小蠹S.sinensis的分类地位;编制了中国锉小蠹属雄成虫分种检索表。同时,详细描述上述所有物种的形态特征、寄主、分布等信息,并配有相应的雌雄成虫图片。二.基于线粒体COI基因片段对锉小蠹属昆虫进行的DNA条形码研究结果显示:锉小蠹属COI基因无碱基的缺失和插入现象,该序列长658bp,具有明显的A、T碱基偏倚,A+T含量之和为67.9%;基于Kimura 2-parameter模型计算,锉小蠹属种间遗传距离范围为0.103-0.280,平均遗传距离为0.171,种内的遗传距离为0.000-0.129,平均遗传距离为0.026,前者是后者的6.58倍。系统发育分析表明,COI基因在种级水平上的鉴定与传统的形态学分类一致性较高,基于COI基因片段的DNA条形码技术在锉小蠹属昆虫的鉴定中具有一定的适用性,该基因片段能够较好地区分锉小蠹属的不同种类。三.采用最大似然法(Maximum Likelihood ML)和贝叶斯法(Bayesian inference BI)分别构建单个基因以及4个基因联合的锉小蠹属系统发育树,结果表明:基于单基因构建的ML树和BI树之间的拓扑结构和分支节点上的支持率存在差异;基于4个基因联合构建的ML和BI系统发育树的拓扑结构相似,相比于单基因也更接近于形态分类系统,属级和种级聚类清晰,各分支节点上的支持率也更高;整个系统发育树显示锉小蠹族的属级聚类和形态分类系统相符,属级种级聚类清晰,同种锉小蠹均能聚为单独一支。
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