中国斑腿蝗科部分种类分子系统学研究

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1、陕西师范大学博士学位论文中国斑腿蝗科部分种类分子系统学研究姓名：芦荣胜申请学位级别：博士专业：动物学指导教师：黄原20050501中国斑腿蝗科部分种类分子系统学研究(直翅目：蝗总科)芦荣胜摘要：斑腿蝗科(Catantopidae)隶属于直翅目蝗亚目蝗总科(Orthoptera：Caelifera：Acridoidea)，是蝗总科中最大的科。我国已知16亚科93属，分布于东洋区的居多，古北区种类较少。其中中华稻蝗、日本黄脊蝗、棉蝗、短星翅蝗等种类为农业生产上的重要害虫，对它们的系统分类学研究不仅具有理论意义，同

2、时在蝗虫防治的农业生产实践中也具有较为重要的应用价值。近些年来从形态学，细胞学等方面对斑腿蝗科系统学研究具有一些报道，但目前国内外对斑腿蝗科昆虫较为全面的分子系统学研究还非常少。本研究以线粒体基因16SrDNA、Cytb及核基因28SrDNA为分子标记，对斑腿蝗科部分种类的系统发育关系进行了重建，为斑腿蝗科的系统学研究提供分子证据。本研究采用PCR产物直接测序法测定了9亚科30种斑腿蝗及1种癞蝗(外群)的线粒体Cytb(708bp)(只有其中的27种)、16SrDNA(522bp左右)以及核基因28SrDNA

3、(512bp左右)的部分片段，对三个基因序列片段的组成成分、替换饱和性、分类单元间碱基组成的偏向性以及系统发育信号进行了检验。对三个基因片段之间的相合性进行了分析。采用MP、NJ、ML和B1分别对Cytb、16SrDNA、28SrDNA及三基因片段组成的联合数据集进行建树并比较得出以下结论：1．30种斑腿蝗科昆虫线粒体基因Cytb及16SrDNA具有昆虫线粒体所具有的高A+T含量，二基因片段分别为72．9％与68．7％；而核基因28SrDNA只有36％。替换饱和性分析结果表明16SrDNA的环区及Cytb的第

4、三位点存在部分饱和现象。Cytb第三位点在各分类单元间存在碱基组成偏向性。PTP及树长分布检测表明，三数据组及子集、联合数据集都具有较强的系统发育信号，同时发现各数据集子集的gl值具有叠加性，联合数据集的gl也表现为各数据集之间的叠加结果，但其gl值却小于Cyt6的gl值，分析认为这一现象是由于数据集之间的部分冲突所致。2．ILD检验结果表明16SrDNA环区与Cytb第三位点间具有显著的不相合性，相关系数检验得出相反的结论，分析认为二者之间存在潜在的相合性，不相合原因是二者所含有的进化噪音引起的，故认为可以

5、进行联合分析。3．采用四种方法对三数据集及联合数集分别构建MP、NJ、ML、BI树．比较三数据集与联合数据集所建树，三数据集四种方法所建树与联合树都存在一定的差异，但都支持大多数的分支关系。4．在等权MP建树时采用PBS检验各数据子集对联合数据集所建树的支持，三个数据集含有正支持成分分支的比率分别为16SrDNA为73．9％、28SrDNA为82．6％、Cytb86．996，这一结果比拓扑结构支持率高得多，认为拓扑结构支持率低是因为替换饱和、碱基偏向、补偿性替代等进化噪音掩盖进化信号所致。5．对Cytb第三位

6、点、16SrDNA环区及茎区分别采用0．5与0降权构建MP树并与等权MP树进行比较，认为这些数据子集所含进化噪音没有影响联合数据集所建树的拓扑结构，数据集联合后增加了系统发育信号，抗噪音干扰能力加强，联合数据集所建树有较强的稳健性。因此认为联合数据集能代表三个数据集并反映真实的系统进化关系。6．联合数据集采用四种方法建树并进行KH检验，检验结果表明四种树不存在显著差异，故构建合一树得斑腿蝗科9亚科部分种类系统发育树：(1)9亚科的系统发育关系为((黑蝗亚科，秃蝗亚科)．(((稻蝗亚科，卵翅蝗亚科，切翅蝗亚科)

7、，((星翅蝗亚科，黑背蝗亚科)，弯刺蝗亚科))，斑腿蝗亚科))。(2)黑背蝗亚科是并系群，秃蝗亚科是复系群且二亚科关系较近，建议将二者合为一个亚科。(3)蹦蝗属不是单系群，需采用大量标本做进一步的研究。(4)稻蝗亚科与卵翅蝗亚科关系较近，不同数据集建树时出现二亚科单系性不成立现象，需进一步研究二者之间的单系性问题。(5)切翅蝗亚科不是单系群，凸额蝗属应该从该亚科中分出来。(6)凸额蝗与斑腿蝗聚到一起，二者具有较近的关系，但是否将二者合为一个亚科还需增加分类单元做进一步的研究。，本研究通过对斑腿蝗科9亚科进行分

8、子进化特征和系统发育关系的研究，为其他科学工作者进一步探讨该科的系统发育关系提供了分子方面的证据，有助于完善我国斑腿蝗科昆虫的系统学研究，但是由于没能包含我国斑腿蝗科所有的16个亚科代表的物种，所以我国斑腿科各亚科及属种之间的系统发育关系有待作更进一步研究。关键词：斑腿蝗科，16SrDNA，Cyt6'28SrDNA，分子系统学nMolecularPhylogeneticAnalysisofSomeS