中国蝈螽属物种界定、遗传多样性及系统进化关系研究

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蝈螽属Gampsocleis Fieber,1852隶属于直翅目Orthoptera螽斯科Tettigoniidae。目前,蝈螽属世界记录17种,中国记录11种。本研究以蝈螽属6种832头样本为材料,首先通过整合分子界定,鸣声分析和形态特征比较3种方法,对中国蝈螽属进行物种界定。随后基于物种界定的结果探究蝈螽属各种的遗传多样性与种群动态,并基于38个线粒体基因组数据对蝈螽属的系统发育关系,分歧时间与祖先分布区进行分析,主要研究结果如下:1.基于线粒体COI分子界定,鸣声和形态学特征比较将中国蝈螽属昆虫划分为6种,分别为:暗褐蝈螽G.sedakovii Fischer von Waldheim,1846;中华蝈螽G.sinensis Walker,1869;秃毛蝈螽G.glabra Herbst,1786;优雅蝈螽G.gratiosa Brunner von Wattenwyl,1862;傅氏蝈螽G.fletcheri Burr,1899和隆线蝈螽G.carinata Bey-Bienko,1951。2.使用线粒体COI基因片段对6种蝈螽遗传多样性与种群历史动态分析结果表明,除秃毛蝈螽(2种群42样本)遗传多样性较低外,暗褐蝈螽(35种群421样本)、中华蝈螽(16种群128样本)、优雅蝈螽(9种群125样本)、傅氏蝈螽(2种群43样本)和隆线蝈螽(5种群73样本)具有较高的遗传多样性。AMOVA分析显示,秃毛蝈螽,优雅蝈螽,傅氏蝈螽,隆线蝈螽的种群间遗传变异占比高于种群内;而暗褐蝈螽和中华蝈螽的种群内遗传变异占比高于种群间。种群动态分析结果表明,暗褐蝈螽,中华蝈螽和秃毛蝈螽分别在距今0.55–0.05Ma,0.3–0.1Ma,0.02–0.002Ma经历过种群扩张,但当前呈现出种群收缩趋势。优雅蝈螽和傅氏蝈螽种群持续缓慢的扩张,隆线蝈螽当前呈现出种群收缩趋势。3.基于蝈螽属6种38个样本的线粒体基因组数据,以中华螽斯Tettigonia chinensis Willemse,1933和鼓翅鸣螽Uvaroites inflatus Tarbinsky,1932作为外群,利用贝叶斯法(BI)和最大似然法(ML)重建蝈螽属系统发育树。结果表明,除秃毛蝈螽仅1个个体无法验证其单系性外,其他5种蝈螽均为单系,系统发育关系为:(中华蝈螽,暗褐蝈螽)(秃毛蝈螽(隆线蝈螽(优雅蝈螽,傅氏蝈螽)))。4.蝈螽属起源与分化时间估计结果表明,蝈螽属在中新世中期开始分化,其祖先分布地很可能在东北区,随后沿着3条路线扩散。第1条路线在13.11Ma,部分物种向西北区扩散形成秃毛蝈螽,随后又向华北区扩散逐渐形成隆线蝈螽,优雅蝈螽和傅氏蝈螽。第2条路线约在7.84Ma,由于气候寒冷,蝈螽属部分物种从东北区向华东区扩散,待温度回升后,部分物种并未向北回迁而是定居在华东区的避难所里,形成中华蝈螽在中国南方和北方都有分布的格局。第3条路线在5.71Ma,气候逐渐回暖后,适宜物种的生存和繁殖,蝈螽属物种自东北区向华北区,青藏区,江淮区扩散逐渐形成暗褐蝈螽当前的分布格局。
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