基于DNA条形码技术研究鹞落坪常见传粉昆虫多样性及其资源保护

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传粉昆虫是全球生物多样性的重要组成部分,在农林生产的增产增收、生态环境监测及生态系统的健康维持等方面扮演着重要的角色。鹞落坪国家级自然保护区地处大别山腹地,是我国北亚热带森林生态系统生物多样性保护的核心区域之一,但保护区内的传粉昆虫多样性长期缺少系统的研究。因此,鉴于保护区蕴含的丰富生物多样及其特有的地理区位,非常有必要开展传粉昆虫多样性的研究,以期为保护区及大别山区农林生态系统的可持续发展、生态环境监测与评价以及北亚热带生物多样性保护等方面提供科学依据,对未来开发保护区传粉昆虫资源也有着较好的参考价值。本研究通过形态学及DNA条形码(DNA Barcoding)互证,首次系统地报道了鹞落坪自然保护区传粉昆虫的多样性及组成,分析了保护区内传粉昆虫的物种多样性、系统发育多样性及其与环境因子之间的关系。主要研究结果如下:(1)本文于2019年10月~2021年10月采用样线法、马来氏网法和灯诱法对保护区以及4条不同样线(样线Ⅰ、样线Ⅱ、样线Ⅲ和样线Ⅳ)中的传粉昆虫进行了调查,共采集到常见传粉昆虫30 000余头,分别隶属于4目(膜翅目、双翅目、鞘翅目、鳞翅目)的52科130属152种。其中,利用样线法采集到开花植物上的传粉昆虫有2 551头,隶属于4目34科73属92种。中华蜜蜂(Apis cerana)、三条熊蜂(Bombus trifasciatus)、灰带管食蚜蝇(Eristalis cerealis)和东方菜粉蝶(Pieris canidia)均超过总个体数的6%,为区内的优势种。开花植物记录到的有86种,隶属36科75属,其中,菊科、蔷薇科、豆科和蓼科为保护区的重要开花植物类群。(2)物种多样性分析结果显示,不同季节(春,夏,秋)的Marglef丰富度指数的变化顺序为:夏季>秋季>春季,Shannon指数、Simpson指数以及均匀度指数的变化规律为:秋季>夏季>春季。表明保护区内传粉昆虫的Shannon指数、Simpson指数和均匀度指数随季节的变化趋势基本一致,而与丰富度指数的变化趋势大致相反。4条样线的物种多样性分析表明,以农田为主的样线Ⅰ具有比以森林为主的样线Ⅱ和Ⅲ更高的物种多样性,分析是因多样化的农作物能为传粉昆虫提供更好的栖息地和食物来源,也表明了传粉昆虫对于农田生态系统的重要性。样线Ⅲ则因临近旅游区域而受到较多人为干扰,多样性显著较低。(3)在昆虫群落相似性方面,样线Ⅰ-样线Ⅱ、样线Ⅰ-样线Ⅳ的传粉昆虫相似性都为中等相似,这说明这3条样线重叠的开花植物种类较多,重叠的植物在开花节律和蜜源时间上相同,因此,不同样线传粉昆虫组成在一定程度上具有相似性。4条样线不同季节的传粉昆虫相似性为中等不相似,说明春季,夏季和秋季的开花植物也具有一定的相似性。(4)采用线粒体COI基因作为分子标记,对保护区的228个传粉昆虫样本成功进行了PCR扩增及测序。所有序列的A+T的含量高于G+C,平均K2P遗传距离为26%,四个目的Ka/Ks值均小于1,且不同目昆虫的科内遗传距离显著小于科间遗传距离,证明DNA条形码鉴别物种具有可行性。(5)从World Clim数据库中下载了19个环境因子(Bio1~Bio19),分析了物种及系统发育多样性与研究区域内的环境因子间的相关性关系:其中有14个环境因子(Bio1,Bio4~13,Bio16,Bio18~19)与系统发育多样性指数(PD)以及物种丰富度指数之间存在线性相关关系,冗余分析结果则支持温度因子对系统发育多样性及丰富度影响更显著。表明了温度是影响该地区传粉昆虫多样性的重要生态因子。
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