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黾蝽次目(半翅目-异翅亚目:黾蝽次目)包括全部半水生异翅类昆虫,其种类均有在水面张力膜上生活的习性,为昆虫纲乃至整个动物界中能够征服水面这一生境的少数几个类群之一。
本研究主要应用Hox基因中的五个片段为分子标记进行黾蝽次目内科间系统发育研究。论文分以下五个部分:
第一部分简述了黾蝽次目的概况、分类地位及系统发育研究简史,总结了以往研究中存在的争议;简述了Hox基因在动物系统发育中的应用概况,发现Hox基因在异翅亚目系统发育研究中应用甚少,从而确定开展本项研究。
第二部分说明了本研究样本的选取,并简述实验操作流程和数据分析方法。选取黾蝽次目五个科(黾蝽科、宽肩蝽科、水蝽科、尺蝽科、膜蝽科)10个代表种为内群,奇蝽次目、鞭蝽次目和蝎蝽次目3个种为外群。
第三部分表述了本研究的主要结果。测定了上述13个种Hox基因中5个片段共2134bp的序列长度,其中Abd-A5’427bp、Dfd3378bp、Dfd5255bp、Ubx5369bp、Pb3’705bp。因所测Ubx5’基因片段同源性过高(核苷酸、氨基酸序列同源性均达99%),故未用于后续分析,由其它四个分子标记形成完全合并数据集。对序列特征进行分析,结果表明4个Hox基因片段在核酸组成上GC含量较高。饱和性检测结果表明仅Dfd5’的第三位密码子转换与颠换出现饱和现象,其它均未饱和。基于核苷酸和氨基酸序列的合并数据集,运用贝叶斯法和最大似然法分析得到四棵系统发育树。核苷酸贝叶斯树和最大似然树均支持(膜蝽科+(((水蝽科+尺蝽科)+Microveliinae)+(黾蝽科+Rhagoveliinae))),氨基酸贝叶斯树和最大似然树均支持((水蝽科+尺蝽科)+(Microveliinae+(膜蝽科+(黾蝽科+ Rhagoveliinae))))的系统发育推断。
第四部分讨论了实验结果。基于核苷酸和氨基酸数据的系统发育树中拓朴结构的不一致主要表现为前者中膜蝽科位于基部,后者中(水蝽科+尺蝽科)位于基部。四棵树均支持宽肩蝽科为并系群,Halobatinae是黾蝽科内其它亚科的姐妹群,与Damgaard(2008)观点一致,与Andersen(1982,2004)形态学观点不一致。黾蝽亚科Gerrinae是黾蝽科的端部分支,与以往研究观点相同,但水蝽科和尺蝽科是姐妹群的观点不同于以往研究。分子标记方面,黾蝽次目内Hox基因序列同源性高,与外群有较大的差异,也暗示黾蝽次目单系性强。
第五部分,对本研究进行展望。实验所选标本未代表黾蝽次目所有科,有待增加其它科代表种进行系统发育分析。Hox基因适合科级阶元的系统发育研究。