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蚂蚁,隶属于膜翅目(Hymenoptera)蚁科(Formicidae),是典型的社会性昆虫。据统计全世界已记载的现存蚂蚁共16亚科,196属,9538种。估计全世界的蚂蚁种类总共约有20 000种,它们形成一个庞大的动物群体,在陆地生态系统中占有优势地位,而且,蚂蚁体现出高度的社会行为,使得其在进化生物学研究中具有相当重要的位置。
本研究的内容分为两部分。
第一部分是对中国铺道蚁属(Tetramorium Mayr)昆虫进行系统的形态学研究,共记载47种铺道蚁属昆虫,附有各个种的详细描述,其中5新种:少毛铺道蚁T. oligobarbus sp. N.、刻节铺道蚁T. sculptipetiolum sp. N.、粗网铺道蚁T. scrupireticulum sp. N.、具单眼铺道蚁T. ocellus sp. N.和拟克氏铺道蚁T. kraepelinioides sp. N.。附有以上新种的图片;制定了47种铺道蚁属昆虫的分种检索表。
第二部分是红蚁属(Myrmica Latreille)昆虫4种15个类群分子系统学研究。采用降落PCR技术扩增线粒体DNA中的Cytb、COⅠ+COⅡ基因片段,得出各段基因的序列,运用ContigExpress、tRNAscanSE1.21、ClustalX1.83、MEGA4、PAUP4、Dnasp4等软件对数据进行处理分析。通过邻接法(NJ)、最大简约法(MP)和极大似然法(ML)对红蚁属部分昆虫的系统发育关系进行了研究。通过分析讨论,得出如下结论:
红蚁属及外群属的22个类群昆虫Cytb、COI、COⅡ和 Cytb+COI+COⅡ基因A+T平均含量分别为73.1%、76.0%、72.7%和74.6%,G+C平均含量分别为26.8%、24.0%、24.9%和 25.4%。以上的结果说明在这些序列中存在明显的A/T偏向性。Cytb和COI基因编码的氨基酸中包括19种氨基酸,不含半胱氨酸(Cys),但在COⅡ和 Cytb+COI+COⅡ中包含20种氨基酸,氨基酸含量上也有一定的偏向性。
红蚁属及外群属的22个类群昆虫Cytb、COI、COⅡ和 Cytb+COI+COⅡ基因的转换频率小于或等于颠换频率。转换主要发生在T与C之间,颠换主要发生在A与T之间。密码子第二位点的转换与颠换数目最小,其转换数目分别占转换总数的10.8%、14.3%、9.5%和10.8%;颠换数目分别占颠换总数的8.1%、15%、9.1%和8.9%;密码子第三位点的转换和颠换数目最高,转换数目分别占总数的67.6%、57.1%、64.3%和64.5%,颠换数目分别占总数的67.6%、55.0%、68.2%和65.3%。
结果中各个种和种下不同地理种群的关系很明确,不同的建树方法的结构得到了互相验证和支持,并与形态学分类结果完全一致。红蚁属未定种Myrmica sp.与皱红蚁M. ruginodis的亲缘关系较近,吉氏红蚁M. jessensis与皮氏红蚁M. pisarkii的亲缘关系较近,两个姐妹群最后聚在一起。但在皱红蚁不同地理种的系统发育关系的研究中发现分成两支,并且其代表种的外部形态也有一定的区别,因此应该针对这两个类群做进一步的研究,本研究结果支持将M. ruginodis分为两个类群。
运用Cytb、COⅠ、COⅡ和Cytb+COⅠ+COⅡ基因的核苷酸对红蚁属及外群属的22种昆虫进行分子系统学研究时,各种间的分类关系都比较明确,得到的系统发育树拓扑结构都基本一致。因此在分析种间和种下阶元的系统发生关系的推断以上4种基因的分析是有效的。