跳钩虾(端足目:跳钩虾科)谱系地理学研究

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跳钩虾作为端足目中唯一具有陆生物种的类群,其起源与进化历史一直是甲壳动物研究中的焦点问题。本论文研究围绕广泛分布于西北太平洋沿岸潮间带与东亚内陆的板跳钩虾属(端足目:跳钩虾科)展开,主要内容涉及谱系地理学与基于多基因DNA数据的物种界定二个相关方面。具体研究内容及结果如下:  (1)提出中新世东亚海侵假设,海侵是造成陆生板跳钩虾起源的重要原因。形成海侵假设可验证的推论:陆生类群将是海洋潮间带物种的衍生类群,在系统发育树上应嵌在海洋板跳钩虾内;陆生板跳钩虾的海洋姐妹种应分布在太平洋西岸,这是东亚大陆海侵发生的海道;陆生类群与其海洋姐妹种的分歧在时间上应与中新世海侵相关的地质事件相一致,如中新世全球高海平面,以及东亚大陆东部的陆地持续沉降。  (2)板跳钩虾属(Platorchestia)的多数物种为海洋潮间带类型,广泛分布于太平洋西北沿岸,同时也有部分陆生类型分布在东亚内陆。因此,选取板跳钩虾作为验证海侵对东亚生物多样性影响的理想生物模型。利用分子系统学的方法,重建了西北太平洋沿岸与东亚内陆板跳钩虾属物种的系统发育关系。所用线粒体与核基因共2953 bp,系统发育重建方法包括最大似然法,贝叶斯法与贝叶斯溯祖模型。利用线粒体基因数据与多基因联合数据分别以基因树与物种树为框架计算物种分歧时间。  (3)研究结果显示,陆生日本板跳钩虾(P.japonica)为单系结构,与海洋潮间带太平洋板跳钩虾(P.pacifica)构成姐妹种。太平洋板跳钩虾在太平洋西岸具有最广泛的分布,因而其祖先种具有最大的可能性参与到海侵事件中来,衍生出现今的陆生日本板跳钩虾。两个物种的分歧约发生在距今17百万年前,与海侵发生时的全球高海面、中国东部大陆地块沉降在时间上相吻合。  (4)板跳钩虾属系统发育、陆生与海洋潮间带物种分歧时间以及海洋物种生物分布格局,均与海侵假设的推论相吻合。上述研究结果表明:陆生板跳钩虾的起源是东亚大陆中新世海侵结果。这一地质事件将对东亚大陆的许多不同生物类群产生不同的生物学效应。  (5)在谱系地理学研究的基础上,本论文进而开展了利用多基因数据溯祖模型对日本板跳钩虾与太平洋板跳钩虾进行物种界定的初步研究。研究结果表明,在不同的模型参数设置下,GMYC独立进化单元并不能得到稳定的高支持率,只有部分单元得到稳定的支持。此结果是对板跳钩虾系统学研究的有力补充,但更深入的形态学研究仍不可获缺,有助于更全面、更系统地认识板跳钩虾物种多样性。  
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