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短痣蚜科Anoeciidae和大蚜科Lachnidae均隶属于半翅目Hemiptera蚜总科Aphidoidea。
短痣蚜科主要为害樟科、山茱萸科等热带、亚热带植物,营典型的同寄主全周期和异寄主全周期生活;世界已知2亚科3属48种。目前有关短痣蚜科的系统研究相对较少,多为新分类单元的描记和生物学观察。大蚜科主要为害松柏科植物和一些重要的落叶阔叶植物,是重要的林业害虫,主要营同寄主全周期生活;世界已知4亚科18属339种。大蚜科与寄主植物的关系十分复杂和特殊,一直备受蚜虫学家的关注。我国具有比较丰富的短痣蚜和大蚜资源,但一直没有开展过全面系统的研究。本论文对2科蚜虫进行了系统分类研究;基于分子数据,结合形态学资料,研究了大蚜科的系统发育关系;基于系统发育关系,结合寄主植物信息,探讨了大蚜科与寄主植物之间的关系。主要研究结果如下。
总论部分介绍了2科蚜虫的国内外研究简史和分类系统;详细研究了2科蚜虫的比较形态学,并提供了15幅比较形态特征图;介绍了蚜虫的生活周期、食性、蚁访和多型现象等生物学特性。
选取核基因EF-la和线粒体基因COⅠ和COⅡ为分子标记,构建大蚜科分子系统发育树,结合形态学资料,探讨了大蚜科的系统演化关系。结果显示:1)大蚜科的单系性得到很高的支持。科内大部分亚科和属的单系性也均得到较高支持。2)长喙大蚜属Stomaphis从传统的大蚜亚科中分离出来,结合该类蚜虫的形态学特征和生物学特性,建议恢复该类群的亚科地位,即长喙大蚜亚科Stomaphinae;并在本文的系统分类中采用本建议。3)在传统分类学上认为的长足大蚜属Cinara的2个亚属在分子系统树中并没有构成单系,柏大蚜亚属Cinara(Curpressobium)的位置并不稳定,对该类群的研究有待于增加样品数量和分子标记。4)大蚜亚科Lachninae可能是大蚜科内较原始的类群;长足大蚜亚科Cinarinae则是大蚜科内较进化类群。
基于分子系统学研究结果,探讨了大蚜科亚科级水平蚜虫与寄主植物间的演化关系,结果暗示:现生大蚜类祖先可能寄生在古老木本阔叶植物上,主要取食植物的嫩茎,有些种类伴有不严格的转主寄生现象,并沿着不同方向演化:其中一部分仍保留在阔叶植物上,主要取食植物的嫩茎,如大蚜亚科;一部分转移至木本阔叶植物的主干部,为了适应木质部的加厚,外部形态和生物学特性随之发生变化,如长喙大蚜亚科;同时随着裸子植物在北半球又一次大面积繁盛,一些大蚜类转移至裸子植物上:有些种类转移至叶片上,如长大蚜属Eulachnus和钝喙大蚜属Schizolachnus;有些种类转移到枝干上,如长足大蚜属。而古老大蚜类中部分营不严格转主寄生的类群,在进化过程中逐渐丢失原生寄主,仅在其次生寄主上营孤雌生殖,即长跗大蚜亚科Traminae。
构建了2科蚜虫的物种信息数据库(包括物种名、虫态、寄主植物、采集地、经纬度等);基于地理分布信息,利用GIS技术,制作科级、亚科级、属级阶元的地理分布图,研究2科蚜虫的地理分布格局。短痣蚜科蚜虫在中国主要分布在古北界尔南部和东洋界东北部;其中华北区-华中区在属级和种级丰富度较高;在各省区分布中以四川省的种数最多。大蚜科蚜虫主要分布在我国中部和东部,西部地区种类相对匮乏;在各动物地理区中,尔北区西南部、华北区东北部和西南部、华中区、西南区东部等物种多样性最为丰富;在各省区分布中以云南省的种数最多。
各论部分系统研究了中国短痣蚜科和大蚜科种类,以及部分国外分布的种类。共记述短痣蚜科2亚科3属24种,大蚜科4亚科17属120种,其中中国已知短痣蚜科2亚科3属14种,大蚜科4亚科13属85种。依据喙末端、体背斑纹、腹管形状和寄主植物等特征,首次对长足大蚜属进行了种组划分;提供了分亚科、分属、分亚属、分种组和分种检索表。文中包括1中国新纪录亚属:刺瘤大蚜亚属Tuberolachnus(Tuberolachniella)HilleRisLambersetBush,1966;3新种:1)断带短痣蚜,新种Anoeciadegenerifasciasp.nov.;2)拟根短痣蚜,新种Anoeciasimiliradiciphagasp.nov.;3)枇杷大瘤大蚜Tuberolachnus(Tuberolachniella)macrotuberculatusYang,QiaoetZhang,2005;5中国新纪录种:1)喜马拉雅伪短痣蚜AiceonahimalaicaMiyazaki,1977;2)提坦巴伪短痣蚜Aiceonatitabarensis(RaychaudhurietGhosh,1964);3)黑腹短痣蚜Anoeciafvlviabdominalis(Sasaki,1899);4)冬青短痣蚜AnoeciailicicolaSorin,1999;5)根短痣蚜AnoeciaradiciphagaPaletRaychaudhuri,1977;2新组合:1)多圈长足大蚜CinaraplurisensoriataZhang,1988应为多圈华大蚜Sinolachnusplurisensoriata(Zhang,1988)的同物异名;2)黑肢新长跗蚜NeotramnigrartaZhang,Chen,ZhongetLi,1999应为黑肢亩长跗蚜Trama(Neotrama)nigrarta(Zhang,Chen,ZhongetLi,1999)的同物异名;以及3个错误鉴定。研究标本主要米源于中国科学院动物研究所动物标本馆、英国自然历史博物馆、法国自然历史博物馆、美国农业部系统昆虫学实验室标本馆、美国伊利诺依大学博物馆等。