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蟋蟀科(Gryllidae)隶属于昆虫纲直翅目螽亚目蟋蟀总科(Insecta:Orthoptera:Ensifera:Grylloidea)。蟋蟀科昆虫既是一类观赏性昆虫,又是药用和食用的资源昆虫,同时也是主要的农业害虫之一。国内外对蟋蟀科昆虫的分类研究工作主要集中在形态分类、鸣声分类、细胞学等方面。本研究以线粒体基因Cytb为分子标记对蟋蟀科部分种类的系统发育关系进行了重建,为蟋蟀科的系统学研究提供分子依据。
本研究应用昆虫的通用引物扩增出蟋蟀科7属和异针蟋属1种作为外群共35条Cytb基因部分序列,序列长度为579bp(去除引物序列),从分子水平上对蟋蟀科部分类群属种间的系统进化关系进行了研究,得出以下结论:
1.蟋蟀科35条Cytb基因部分序列在碱基组成上具有偏好性。A、T、G、C的平均含量分别为32.6%、36.4%、10.1%、20.8%,A+T含量为69%,而G+C含量为30.9%,A+T含量明显高于G+C含量。密码子第三位点A+T平均含量最高。第三位点的高转换率与其高A+T含量有关,转换率稍高于颠换率说明本科昆虫分歧时间较近。另外Cytb基因在密码子的使用上及氨基酸组成上也具有偏向性。
2对于蟋蟀科7属18种蟋蟀,用几种建树方法所构建的分子系统的拓扑结构一致,系统发生关系为:((哑蟋属+秦蟋属)+(棺头蟋属+((油葫芦属+蟋蟀属)+(斗蟋属+灶蟋属))))。各属种间的系统关系基本和李恺博士论文中传统分类的结果一致。哑蟋属和秦蟋属是比较原始的类群,且支持油葫芦属和斗蟋属有着较近的亲缘关系,而与棺头蟋属亲缘关系较远。
3对于棺头蟋属内种间的系统发育关系,用几种建树方法所构建的分子系统的拓扑结构一致,系统发生关系为:(尖角棺头蟋+((泰康棺头蟋+石首棺头蟋)+(((多伊棺头蟋+窃棺头蟋)+小棺头蟋)+哈尼棺头蟋)))。其中泰康棺头蟋+石首棺头蟋是比较原始的类群;支持哈尼棺头蟋和窃棺头蟋分别为两个种的观点,但对于尖角棺头蟋及小棺头蟋的分类地位与李恺博士论文略有差别,还需要结合其他方法进一步研究。
4对分别采自蓝田、翠华山、旬阳、柞水和眉县营头五个不同地理区域的多伊棺头蟋的Cytb基因片段序列进行了重复试验,结果显示所测序列完全一致,没有地域差异,可能原因有以下几种推测:Cytb基因在种内是稳定的;我们选择的序
5和GenBank中的双斑蟋Cytb基因(Gryllusbimaculatus)的全序列比较,扩增得到的序列位于线粒体基因组全序列Cytb基因序列的中后段(10763~11342),所包含的变异位点较多(变异位点数为258个,变异率为44.55%,其中简约信息位点数为221个,占整个变异总数85.66%的,单个碱基变化位点数37个)。运用Cytb基因的核苷酸序列对蟋蟀科进行系统进化分析,结果显示:科内属种间的系统关系比较明确,得到的系统发育树的拓扑结构一致,且置信值较高。因此通过该实验可以看出Cytb基因在蟋蟀科昆虫的分子系统进化分析中可以作为有效的分子遗传标记,且适合于进行属种分类单元之间的系统进化研究。