中国萤火虫的系统分类与进化研究

来源 :中国科学院昆明动物研究所 | 被引量 : 0次 | 上传用户:libq19811022
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萤火虫因具有生物荧光现象而众所周知。狭义的萤火虫仅指萤科昆虫,而广义的萤火虫则包括萤科和雌光萤科昆虫。萤科和雌光萤科在分类上隶属于节肢动物门、昆虫纲、鞘翅目、多食亚目、软鞘类昆虫。萤火虫主要生活在热带和亚热带地区,广布于除南极洲以外的各大洲。中国地跨热带、亚热带地区,具有潜在的物种多样性,但在中国,尤其在大陆地区,对萤火虫的研究相对较少。为了更好的保护和应用中国的萤火虫,本文对中国萤火虫的系统分类和进化进行了初步研究。   本文先简单概述了自然界的发光生物类群、生物发光的原理、生物荧光的生物学意义及应用,之后,从以下几个方面对萤火虫的研究概况作了概述:首先,介绍了萤科的分类地位、形态特征、分类历史与现状,并根据文献初步总结了当前萤科分类中使用的属名、各属的物种数及地理分布概况;其次,介绍了雌光萤科的分类地位、形态特征及分类概况;第三,从宏观和微观两方面介绍了萤火虫的系统发育与进化研究概况。   根据对标本检视及对文献归纳整理的初步结果,中国萤科昆虫隶属于5亚科(Lampyrinae,Amydetinae,Luciolinae,Ototretinae,Psilocladinae)、13属(Lampyris, Diaphanes,Pyrocoelia,Lucidotopsis,Lucidina,Pristolycus,Lamprigera,Vesta,Luciola,Curtos,Drilaster,Stenocladius,Cyphonocerus)、116种,其中包括1个新种、10个中国新记录种。Lampyrinae亚科包括7个属:Lampyris仅包括1种;Diaphanes包括18种,其中1个新种,3个中国新记录种;Pyrocoelia包括23种,其中2个中国新记录种;Lucidotopsis包括2种;Lucidina包括5种;Pristolycus包括6种,其中3个中国新记录种;Lamprigera包括3种。Amydetinae亚科包括1个属即Vesta,该属在中国分布5种,其中1个中国新记录种。Luciolinae亚科包括2个属:Luciola包括28种,其中1个中国新记录种;Curtos包括9种。Ototretinae亚科包括2个属:Drilaster包括10种;Stenocladius包括2种。Psilocladinae亚科在中国仅分布1个属即Cyphonocerus,该属在中国仅分布3种。新种Diaphanes pectinealis的发现对Pyrocoelia和Diaphanes两个相似属的界定提出了新的挑战,因此,当前萤科昆虫分类学研究中,对这两个属的系统修订是急需的,这也表明中国萤科分类的研究对完善萤科的分类系统具有重要意义。   中国雌光萤科仅包括1个属即雌光萤属,该属主要分布于东洋区,已知种类32种,中国分布16种。为了更好了解这类特殊的发光甲虫,根据文献和对标本的检视,对雌光萤属的32种作了简要介绍,并根据文献编制了种检索表。   为了更好的探讨萤火虫的系统发育关系,本文对采自云南的18种萤科昆虫进行线粒体16S基因的部分测序,加上来自GenBank的已知同源序列,采用贝叶斯法、邻接法和最大简约法构建了包括日本、韩国和中国萤科的5个亚科、12个属共45个种50个种群及近缘科雌光萤科的1个种的系统发育树。根据所构建的系统发育树得出如下结论:萤科不是单系;Amydetinae亚科是萤科中相对原始的亚科,推测Lamprigera属(其亚科分类地位有争议,当前放在Lampyrinae)与Amydetinae有近缘关系;由于Pristolycus sagulatus(当前放在Lampyrinae,但其亚科分类地位也有争议)出现在Luciolinae中,Luciolinae的单系概念仍是一个有争议的课题;在Luciolinae中,Curtos和Hotaria均为单系,但形态学和分子数据依然表明萤科最大的属Luciola不是单系,对这个属的再分是必需的;由于一些在亚科分类上有争议的属如Lamprigera和Pristolycus目前均放在Lampyrinae,因此,Lampyrinae是否是单系有待于这些属的分类工作的进一步完善;在Lampyrinae中,Lucidina是单系;Pyrocoelia和Diaphanes均不是单系,但Pyrocoelia+Diaphanes是很好的单系。   本文首次讨论了Diaphanes属在萤科中的系统发育地位。结合形态学和行为学的观察,确立了采自云南高黎贡山的1个具有Pyrocoelia和Diaphanes两个属的某些镶嵌特征但具有特殊的触角结构的1个特殊种即Diaphanes pectinealis的分属及新种地位。这一新种的发现对Pyrocoelia和Diaphanes两个属的界定提出了挑战。结合形态学、行为学和交配体系的概念,在萤科分类中应该对受性选择的特征如触角予以更多的关注。
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