高榕传粉小蜂的起源与进化

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榕树与传粉榕小蜂在漫长的进化历程中,形成了其特有的专性寄生的进化机制,即一种榕树专一性地由一种榕小蜂传粉。但是,随着研究的深入,一些特例已被发现,正如我们的研究对象:高榕传粉小蜂。一直以来研究人员普遍认为高榕的传粉小蜂惟有Eupristina altissima,然而,在2003年,Guet al.发现另一种传粉小蜂(Eupristinasp.)与E. altissima共寄生于高榕榕果内。之后,有研究人员报道,这两种高榕传粉小蜂的雌性在体色,触角,花粉筐及花粉刷四部分存在微小差异。两者雄性之间的差异,无论是用DNA条形码的首选基因COI进行分子鉴定还是直接观察形态,都很难区分。基于传粉效率的比较,E. altissima被认为是主动传粉者,而Eupristina sp.则是被动传粉者。针对打破榕树榕小蜂―一对一共进化理论的两种高榕传粉榕小蜂,我们能在形态上发现更多的鉴别特征吗?尤其是能发现鉴别两个物种的雄性的形态鉴别特征吗?两种小蜂有什么样的起源与进化关系?本文分别利用快速提取和无损提取的方法对应提取了高榕Eupristina属雌雄小蜂的基因组DNA,并扩增了核ITS2基因和线粒体COI基因序列,进一步确认核基因对线粒体基因鉴定结果的支持,并在此基础上进一步发现两种小蜂在形态上的更多差异,尤其是发现雄性之间的形态差异。我们将自己的数据结合从 N C BI和BOLD数据库(The Barcode of Life Data System)下载的Eupristina属的ITS2和COI基因序列,分析了整个Eupristina属基因序列的碱基组成、碱基替换、遗传距离以及高榕Eupristina属两种小蜂的进化分歧时间及其在Eupristina属的进化地位,进而推断两种小蜂可能的起源方式。  本研究主要内容包括:⑴E.altissima与Eupristinasp.的雌蜂除了在触角、体色、花粉筐与花粉刷四方面存在差异外,还存在一处新的特征差异,即E. altissima第八节腹节背板的气孔区,其宽度短于两个气孔区的距离;Eupristina sp.第八节腹节背板的气孔区,其宽度长于两个气孔区的距离。E.altissima雄蜂的后跗节稍长,最后一节长于第一跗节;Eupristinasp.雄蜂的后跗节短而粗壮,最后一节短于第一跗节。⑵ITS2和COI基因进化树分别显示高榕Eupristina属两种小蜂为亲缘关系很近的两个姐妹种。⑶序列碱基组成统计显示Eupristina属ITS基因序列基本不存在碱基偏向性,A+T含量在45%左右;Eupristina属COI基因序列具有明显的碱基偏向性,A+T含量至少为74%。⑷ITS2基因序列的碱基替换分析显示,T—C转换比A—G转换多,颠换数在四种情况中平均分布;COI基因序列的碱基替换分析显示,颠换大于转换,其中颠换中全部是胸腺嘧啶T与嘌呤A/G之间的颠换。⑸Eupristina属ITS2基因序列的种间遗传距离介于0.130~0.383,Eupristina属小蜂ITS2基因的种内遗传距离计算结果显示,云南地区的垂叶榕传粉小蜂Eupristina sp.的种内差异最大,为0.039,其他种的种内差异较小,介于0.001~0.007;Eupristina属COI基因序列的种间遗传距离介于0.045-0.317,Eupristina属小蜂COI基因的种内遗传距离显示,海南高榕传粉小蜂E. altissima、Eupristinasp.及云南枕果榕传粉小蜂Eupristinasp.1的种内差异很大,分别为0.040、0.055和0.026,均已超过DNA条形码技术对平均物种种间遗传距离的界定(2%),其他传粉小蜂的种内差异较小,介于0.000~0.018。⑹高榕传粉小蜂E.altissima与Eupristina sp.的ITS2基因分歧时间为7.44 MYA,COI基因的分歧时间为3.47MYA,与整个Eupristina属小蜂的分化时间相比,E. altissima与Eupristina sp.在Eupristina属为新分化的种。⑺Eupristina属内,不同物种的ITS2基因的分化时间均比COI基因的分化时间长,说明Eupristina属传粉小蜂核基因的分化早于线粒体基因。
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