中国广翅蜡蝉科分子系统学研究

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广翅蜡蝉科 Ricaniidae隶属于半翅目 Hemiptera头喙亚目 Auchenorrhyncha蜡蝉总科Fulgoroidea,目前全世界已知60属,460余种,我国已知5属36种。该科是研究蜡蝉总科系统演化的关键类群之一,且其中的很多种类是重要的农林害虫,因而具有重要的理论价值和经济意义。本文对中国广翅蜡蝉科昆虫的分子系统学开展了全面深入的研究,主要内容包括:DNA条形码研究、近似种的分子鉴定、基于分子数据的成若虫对应关系研究、基于分子数据的系统发育研究。主要结果如下:  一、DNA条形码研究  1、筛选出了DNA条形码候选基因片段。  通过对广翅蜡蝉科昆虫16S rDNA、Cytb、CO I、28S rDNA、ITS1、ITS2六条基因序列的序列组成、碱基替换和遗传距离等进行分析,最终筛选出线粒体CO I基因作为广翅蜡蝉科DNA条形码候选基因片段。  2、验证了候选基因片段的可行性。  通过对圆纹宽广蜡蝉Pochazia guttifera、透明疏广蜡蝉Euricania clara、暗带广翅蜡蝉Ricania fumosa3种9个不同样本的CO I基因进行研究,结果显示种内平均遗传距离为:0.0349±0.0260,种间遗传距离为:0.1097±0.0285,差异显著,能有效的区分和鉴定未知物种。系统发育树的结果进一步验证了CO I基因作为广翅蜡蝉科昆虫DNA条形码的可行性。  3、初步构建了中国广翅蜡蝉科的DNA条形码数据库。  通过实验,共获得线粒体CO I基因有效序列29条,序列长度为670bp,其中A+T含量为67.2%。初步构建了中国广翅蜡蝉科昆虫的DNA条形码数据库。  二、近似种的分子鉴定  选取16S rDNA和Cytb基因序列,以宽广蜡蝉属Pochazia的圆纹宽广蜡蝉P. guttifera和眼斑宽广蜡蝉P. discreta作为外群,对疏广蜡蝉属Euricania形态非常相似的3个种(透明疏广蜡蝉E. clara、长刺疏广蜡蝉E. longa和短刺疏广蜡蝉E. brevicula)进行了分子鉴定。通过对其序列组成、遗传距离及系统发育等分析。结果表明:疏广蜡蝉属的3个近似种可以用16S rDNA和Cytb基因序列进行有效鉴定。  三、成若虫对应关系研究  选取CO I基因序列对广翅蜡蝉若虫9种13个样本进行序列组成、遗传距离、系统发育等分析,结果显示:有7种广翅蜡蝉若虫与成虫的序列相似性达到了99%以上;成虫与成虫的种间遗传距离在0.139-0.635之间,而若虫与成虫的遗传距离在0.004-0.006之间;系统发育树显示所有的若虫与成虫均聚在一起,且得到了较高的检验支持率。结果证实,CO I基因序列可用于解决广翅蜡蝉若虫与成虫对应关系难题。  四、系统发育研究  1、种级系统发育分析。  本文选取广翅蜡蝉科常见的两个属即疏广蜡蝉属Euricania和类广蜡蝉属Ricanoides作为代表,进行属内种间的系统发育分析,结果如下:  疏广蜡蝉属Euricania是一个单系群,短刺疏广蜡蝉E. brevicula和眼纹疏广蜡蝉E. ocellus亲缘关系较近,为较进化的类群,且二者在外形上很相似;长刺疏广蜡蝉E. longa和带纹疏广蜡蝉E. facialis亲缘关系较近,二者在形态上也很相似。  类广蜡蝉属Ricanoides是一个单系群,荔波类广蜡蝉R. liboensis和圆斑类广蜡蝉R. rotundatus亲缘关系较近,二者为较进化的类群;黑背类广蜡蝉R. melanicus和胡椒类广蜡蝉R. pipera亲缘关系较近,与形态学结果保持一致。  2、属级系统发育分析。  选取28S rDNA基因做广翅蜡蝉科属级阶元系统发育分析,经过分析得出:宽广蜡蝉属Pochazia和疏广蜡蝉属Euricania二者亲缘关系较近,而广翅蜡蝉属Ricania和类广蜡蝉属Ricanoides二者亲缘关系较近。但曲广蜡蝉属Ricanula的单系性没有得到支持。  3、对曲广蜡蝉属Ricanula部分类群建立新属的建议。  根据基于28S rDNA基因序列的系统发育研究结果,曲广蜡蝉属Ricanula明显分为两支,说明该属并不是一个单系群,而且部分类群在形态上差异明显,建议对该属部分类群寻找更多的分类依据后建立新属。
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