隐翅虫科(鞘翅目:隐翅虫总科)的分子系统学研究

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本文首先对隐翅虫亚科进行了分子系统发育分析,然后结合该亚科的进化历史,对隐翅虫阳茎形态变化与物种丰富度之间的关系进行了初步探讨,接着基于宽松分了钟模型,对隐翅虫的起源与分化时间进行推断,最后对隐翅虫各主要亚科的系统发育关系及其起源与分化时间进行了分析,并利用COI和18S批量序列,对整个隐翅虫科的系统发育关系进行了探讨。  论文分为7个章节:第一章回顾了国内外有关隐翅虫类群的系统发育研究概况;第二章介绍了系统发育研究的原理、方法及构建系统发育关系的一般流程;在第三章中,使用线粒体COI基因、细胞核蛋白编码基因Wingless和核糖体大亚基28S rDNA序列对隐翅虫亚科的系统发育关系进行分析,并比较了最大简约、最大似然、贝叶斯推断法三种系统发育分析方法的优劣以及不同基因组合方式在系统发育推断中的解析能力;在第四章中,增加了一个核蛋白编码基因(Topoisomerase I)对隐翅虫亚科进行系统发育重建,并结合该亚科的进化历史,对隐翅虫阳茎形态变化与物种丰富度之间的关系进行了初步探讨;在第五章中,基于宽松分子钟模型,利用适当的化石记录,对隐翅虫科各主要类群的起源与分化时间进行推断;在第六章中,使用COI、Wingless、18S和28S四基因联合数据及外骨骼附肢的三维形态数据,对18个在中国广泛分布隐翅虫亚科的系统发育关系及各亚科的起源与分化时间进行分析,并利用目前GenBank数据库中已有的有关隐翅虫类群的COI和18S序列,对整个隐翅虫科的系统发育关系进行了初步探讨。在第七章中,对论文的研究内容做出总结。本研究共得到以下结果:  (1) COI、Wingless和28S三个分子标记均适于对隐翅虫亚科进行系统发育分析,其中,核蛋白编码基因(Wingless)的贡献度最大,线粒体基因(COI)次之,核糖体基因(28S)最小。  (2)在隐翅虫亚科当中,Staphylinini族与Arrowinini族的亲缘关系较近,Xantholinini族、Othiini族及Diochini族之间的亲缘关系较近;而Platyprosopini族及Algon属的系统发育位置与其传统的分类学地位不符,有待修订。  (3)隐翅虫的极端多样性与生殖器形态变化及生殖隔离有关;从白垩纪早期到始新世晚期,随着生殖器形态的改变,隐翅虫亚科不同分枝演化出更多的物种类群,每一分枝类群的阳茎侧叶与阳茎长度比值与物种丰富度之间具有一定的相关性,且长度比值变化范围的幅度呈逐渐增大之势。  (4)蛋白编码基因的第三编码位点在系统发育分析中常常出现替代饱和现象,但加入这些饱和位点并不影响系统发育及分化时间估算的结果,且这些饱和的第三位点仍蕴含一些有效的系统发育信息。  (5)隐翅虫至少在侏罗纪早期已经出现,其多数分枝在侏罗纪晚期到古近纪晚期发生分化;在中国广泛分布的18个隐翅虫亚科当中,苔甲业科和铠甲亚科最先分化出来,多数亚科在侏罗纪中期开始出现分化,至白垩纪早期,常见的18个亚科均已出现。  (6)共向GenBank中提交新序列165条,涉及隐翅虫科47属53种,包含4种基因。  
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