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长翅目Mecoptera是全变态类昆虫中唯一在幼虫期具有复眼的类群,其化石记录可以追溯到早泥盆纪,被认为是联系全变态类与半变态类昆虫的重要纽带,在昆虫纲占据独特的地位。依据长翅目目前的分类体系,科间系统发育关系争议较大,尤其是形态最为特化的蚊蝎蛉科Bittacidae,其系统发育位置始终不明确。另外,用于分类的特征多局限于外部形态,使得种内变异现象突出的蝎蛉科Panorpidae物种划分困难并且属间系统发育关系长期存有争议,亟需引入和利用新的特征。真核生物的染色体chromosome可以为分类学研究提供独特的特征,并且由于其高度的进化保守性可能有助于揭示种或更高单元间的演化关系。染色体数目提供了大量与系统发育和演化相关的信息;不同的分带技术能够帮助鉴别一些可能有助于物种形成的染色体结构突变。染色体对分类和演化研究的重要作用在许多昆虫类群中都有记载,但是在长翅目中鲜有报道。本研究利用C-带技术、DAPI(4’-6-二氨基-2-苯基吲哚)和吉姆萨Giemsa染色研究了蝎蛉科和蚊蝎蛉科的减数分裂和核型。此外,我们还利用分子和细胞遗传学联合法,确定了蝎蛉科染色体演化过程中的系统发育关系。结果显示,蝎蛉科昆虫均具有非交叉型减数分裂模式和X0(♂)/XX(♀)型性别决定机制,其中前者是蝎蛉科的自有衍征,而后者可能是蝎蛉科的祖征。在粗线期,我们观察到大量的非同源端对端联合,这可能与端粒的功能或异染色质片段之间的相互吸引有关。基于染色体数目的比较,蝎蛉属Panorpa Linnaeus,1758的变化最大,从n=18(蝎蛉Panorpa sp2)到n=24(昆明蝎蛉P.kunmingensis Fu&Hua,2009),再次证实了蝎蛉属为并系群。在淡黄蝎蛉P.fulvastra Chou,1981中观察到由B染色体引起的种内变异现象,这是B染色体在长翅目中的首次报道。新蝎蛉属Neopanorpa Weele,1909的染色体数目有变化,其中绝大多数的染色体数目为n=21,但在黎坪新蝎蛉N.lipingensis Cai&Hua,2009和申氏新蝎蛉N.sheni Hua&Chou,1997中,骤减为n=17,初步揭示了新蝎蛉属的异质性。单角蝎蛉属Cerapanorpa Gao,Ma&Hua,2016具有两种不同的染色体数目,其中分布于中国中部的种为n=22,而东北亚的种为n=23,表明属内已经产生了高度的遗传分化,需要进一步修订。华蝎蛉属Sinopanorpa Cai&Hua,2008和双角蝎蛉属Dicerapanorpa Zhong&Hua,2013的染色体数目均为n=23,但叉蝎蛉属Furcatopanorpa Ma&Hua,2011的却为n=21。染色体数目在属间的差异性,支持各属分类地位的确立。基于带型分析,我们发现蝎蛉科昆虫的粗线期二价体经显带处理后均能呈现明显的异染色质条带,该条带的大小、数量和分布在属间、种间、甚至近缘种间差异巨大,表明该特征在蝎蛉科分类学中的潜在应用价值。蚊蝎蛉科昆虫具有交叉型减数分裂和X0(♂)/XX(♀)型性别决定机制,这两个特征可能均是蚊蝎蛉科的祖征。基于核型分析,我们发现蚊蝎蛉均属具有典型的单着丝粒染色体。地蚊蝎蛉属Terrobittacus Tan&Hua,2009的染色体数目最高,为n=21;其核型为非对称型,以端着丝粒和近端着丝粒染色体为主。蚊蝎蛉属Bittacus Latreille,1805的染色体数目相对较低且变化显著,从n=8(中国蚊蝎蛉B.sinicus Issiki,1931)到n=19(乌苏里蚊蝎蛉B.ussuriensis Plutenko,1985)不等;其核型为对称型,以中着丝粒和亚中着丝粒染色体为主。减数分裂行为分析的结果显示,在地蚊蝎蛉属昆虫中,每个细胞核中交叉的数目从11到20不等,每个核的平均交叉频率为15.3,每个二价体的平均交叉频率为0.8;在蚊蝎蛉属昆虫中,每个细胞核中交叉的数目从17到21不等,每个核的平均交叉频率为19.5,每个二价体的平均交叉频率为1.1。细胞遗传学特征在属间和种间的显著变化,表明它们适用于蚊蝎蛉科的物种界定和系统发育分析。分子系统发育分析支持蝎蛉科的单系性,并显示蝎蛉科可分成两个主单系群。主单系群I包括新蝎蛉属和长腹蝎蛉属Leptopanorpa MacLachlan,1875,其单倍体染色体数目不超过21且C-带型多样。主单系群II由单角蝎蛉属、双角蝎蛉属、叉蝎蛉属、蝎蛉属和华蝎蛉属组成,其单倍体染色体数目不低于21(蝎蛉1 Panorpa sp1除外)且C-带型保守。新蝎蛉属首次被证实并系于长腹蝎蛉属。单角蝎蛉属为并系群,需要进一步修订。叉蝎蛉属独特的系统发育地位可能归因于频繁的染色体重排。细胞遗传学分析表明,染色体融合和易位可能在蝎蛉科的染色体进化中起重要作用,引起染色体数目的减少和带型的复杂化。基于系统发育关系的染色体祖征重建显示,非整倍体化,尤其是下降非整倍体化是染色体数目变化的主要类型,这对蝎蛉科内的谱系分化有重要的作用。基于以上研究,我们认为,染色体变异不仅是分类研究和系统发育分析的可靠特征,而且对长翅目内类群的分化起到了重要作用。分子和细胞遗传学的整合分类能为一些缺乏较高支持度的模糊系统发育关系提供更多的证据。