论文部分内容阅读
以COI基因5端区域的变异度来区分物种的DNA条形码技术已经被证明是一种有效的区分物种的手段。Park等(2011)和Jung等(2011)对异翅亚目部分物种的DNA条形码研究表明以COI作为分子标记的DNA条形码可以对异翅亚目部分属、种进行较好的区分。但是以往的研究缺乏DNA条形码对鉴别近缘物种准确性的分析及同种不同地理种群间遗传分化分析。本研究以我国半翅目:异翅亚目:蛛缘蝽科的蜂缘蝽属和缘蝽科的棘缘蝽属的部分近缘种及不同地理种群为研究材料进行了种间、种内遗传学及DNA条形码分析，为验证DNA条形码鉴定近缘物种的准确性奠定了一定基础。本研究分为两个部分：
第一部分，中国蜂缘蝽属部分种的DNA条形码和种群遗传学研究。蜂缘蝽属Riptortus St(a)l是半翅目:异翅亚目:蛛缘蝽科:蛛缘蝽亚科(Hemiptera:Heteroptera:Alydidae:Alydinae)的一个较小的属。世界一共27种，中国3种。本研究选取了点蜂缘蝽Riptortus pedestris Fabricius，1775和条蜂缘蝽Riptortus linearis Fabricius，1775共计144头个体为研究对象，利用细胞色素氧化酶Ⅰ(Cytochrome Coxidase subunit1)基因和细胞色素b(cytochrome b)基因构建系统发育树、计算遗传距离以及种群遗传动态等分析。系统发育树显示，点蜂缘蝽和条蜂缘蝽种间发生明显分化，种间距离远大于种内距离，支持点蜂缘蝽和条蜂缘蝽为两个不同的物种。本研究在分子水平上证明了基于胸侧板色斑形状建立的蜂缘蝽分类是正确的。基于COI基因和Cytb基因的DNA条形码可以作为正确鉴定蜂缘蝽的一种有效手段。种下水平分析显示，条蜂缘蝽种下各地理种群没有按照不同的地理位置而分成不同的支系，种下水平很难看出地理分化格局的趋势。而基于COI基因的Bayesian、NJ、ML树和基于Cytb的NJ、ML树均显示点蜂缘蝽种下地理种群可明显分为两支，计算这两支之间的遗传距离为0.026，但未超过0.03的临界值，并且与种内距离相比仅为种内距离的2-3倍，因此认为这两支并没有分化为不同的物种。通过形态学的观察包括解剖生殖节、色斑和体色变化等手段，并未发现点蜂缘蝽分开的这两支在形态上有某种规律性的变化。可能还需要扩大采集以及进行生物学实验来进一步研究其分化原因。
第二部分，中国棘缘蝽属部分种的DNA条形码和种群遗传学研究。棘缘蝽属CletusSt(a)l是半翅目:异翅亚目:缘蝽科:缘蝽亚科(Hemiptera:Heteroptera:Coreidae:Coreinae)中的一个中等大的属，此属种类外貌近似，容易造成鉴别上的混淆。本研究选取了近缘的宽棘缘蝽Cletus schmidtiKiritshenko，1916和黑须棘缘蝽Cletus punctulatus(Westwood，1842)，在形态变异方面存在过渡类型的长肩棘缘蝽Cletus trigonus(Thunberg，1783)，及较为广布的且由长江流域往北形态上存在梯度变化的稻棘缘蝽Cletus punctiger(Dallas，1852)四个种为研究材料，共计176头标本，通过测定细胞色素氧化酶Ⅰ(CytochromeCoxidase subunit1)基因(940 bp)的序列构建系统发育树、计算遗传距离以及种群遗传动态等分析。系统发育树显示，稻棘缘蝽、黑须棘缘蝽、宽棘缘蝽各自分开，不同种之间的单倍型各自聚成单系，且有较高的支持率，种间距离远大于种内距离，支持稻棘缘蝽、黑须棘缘蝽、宽棘缘蝽各自为不同的物种。但是长肩棘缘蝽却分成了明显的两支，一支采自云南和台湾，另一支采自福建、广东、广西、海南等地，且节点支持率较高，遗传距离(0.07)也显示这两支为种间遗传距离。观察发现这两支在前胸背板侧角上存在明显差异，通过观察萧采瑜(1964)确定中国有短肩棘缘蝽Cletus pugnator分布时所依据的采自云南标本的形态特征以及与本种模式标本的照片比较研究，确认采自云南和台湾的那一支为短肩棘缘蝽Cletus pugnator，证明萧采瑜(1964)不是错误鉴定，而就是真正的Cletuspugnator，也证明短肩棘缘蝽在中国云南和台湾有分布。对稻棘缘蝽种下分析显示，采自中国大陆13个地理种群没有按照不同的地理位置而分成不同的支系，不同地理种群间有共享单倍型，种下水平很难看出地理分化格局的趋势。稻棘缘蝽具有较高的遗传多样性，但是不同地理种群的单倍型多样性和核苷酸多样性未出现与形态一致的由长江流域往北呈现的梯度变化。遗传分化指数Fst和基因流Nm显示各地理种群间遗传分化较小，基因交流较充分，各种群可以进行较自由的基因交流。不同地理种群间并没有因为地理格局而出现遗传分化，就目前的数据来看稻棘缘蝽不同地理区域的种群未表现出明显的系统地理结构。本研究证明了DNA条形码在区分近缘物种上是准确可行的，特别是在取样范围涵盖了多个不同地理种群的情况下DNA条形码仍能很好的区分近缘物种，3％的遗传距离可以作为区分近缘物种的临界值。同时本研究也提示我们在进行DNA条形码研究时，如果以遗传距离来确定物种界限要时要充分考察该类群不同地理种群间遗传分化的特点。