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缘蝽科隶属于半翅目Hemiptera,异翅亚目Heteroptera,缘蝽次目InfraorderPentatomomorpha,缘蝽总科Coreoidea。属世界性分布,已知250属约1800种。我国已知约63属近200种。缘蝽科全部为植食性。吸取寄主的营养器官和繁殖器官的汁液,为害作物。该科昆虫具有十分重要的经济意义。国内外已从分类学、分子系统学、生物地理学、生物防治等各个方面对缘蝽科进行了广泛的研究。在系统学方面,缘蝽科内族间、属种间的系统发育关系一直存在着较大的争论,目前已从外部形态特征、分子生物学特征、酯酶同工酶等方面进行过探讨,但是仍然需要选用更多的分子标记去探讨该科的系统发育关系。
线粒体编码细胞色素c氧化酶亚基Ⅱ基因(COⅡ)已成为当前动物分子系统学中应用最广泛的分子标记,特别是在昆虫中。本研究采用PCR产物直接测序法测定了缘蝽科17属18种昆虫以及蛛缘蝽科1种昆虫的线粒体COⅡ585bp长度的序列,借助系统发育分析相关软件,采用邻接法(NJ)、最大简约法(MP)、最大似然法(ML)及贝叶斯推论法(BI)4种方法探讨了缘蝽科部分种类的系统发育关系。研究目的是解决一些分类地位上有争议的问题并提供分子生物学方面的证据。
通过分析讨论,得出如下结论:1.缘蝽科18种昆虫COⅡ基因T、C、A、G的平均含量分别为33.6%、16.4%、36.3%和13.7%。A+T平均含量达到69.9%,G+C平均含量达到30.1%,A+T的含量明显高于G+C的含量。表现出非常强的A+T含量偏向性。18种昆虫COⅡ基因585bp序列共编码195个氨基酸。氨基酸组成中,由19种氨基酸组成,其中亮氨酸(Leu)、异亮氨酸(Ile)含量最高,反映出COⅡ基因在氨基酸组成上具有一定偏向性。
2.缘蝽科18种昆虫COⅡ基因序列转换频率是颠换的1.1倍;转换大于颠换,碱基替换中转换的发生以T与C之间为主,颠换以T与A之间为主。密码子第三位点的替换频率最高,转换频率占总数的56.1%,颠换占总数的75%。狭义巨缘蝽族6种昆虫COⅡ基因转换替换的频率是颠换的2.1倍。密码子第三位的转换和颠换的频率都较高,转换频率占总数的63.5%,颠换占总数的86.2%。缘蝽科18种昆虫COⅡ基因P距离与R值的关系符合典型昆虫线粒体DNA距离依赖性规律,碱基替换饱和性分析结果显示碱基替换达到饱和。狭义巨缘蝽族6种昆虫P与R值的依赖关系不明显,数据集未达到饱和。
3.从GenBank上下载长蝽总科的Oncopeltusfasciatus和猎蝽总科的Triatomadimidiata作为外群,建立缘蝽科17属18种间的系统发育关系。结果证明狭义巨缘蝽族为一个单系群,竹缘蝽族的两个属为一单系群,鼻缘蝽属与同缘蝽属亲缘关系非常近,环胫黑缘蝽(沟缘蝽亚科)和竹缘蝽族亲缘关系比较近,叶足特缘蝽和怪缘蝽亲缘关系较近。
4.本研究的目的之一为:验证棒缘蝽亚科和沟缘蝽亚科是否在分子进化特征上具有原始性,以及是否应该置于缘蝽科中,或是独立成更高的阶元。但所构建的系统树并不能解决这一问题,这与分类单元取样(Taxonsampling)过少有关。
5.以缘蝽科刺腹颗缘蝽CoriomerisnigridensJakovlev以及蛛缘蝽科点蜂缘蝽RiptortuspedestrisFabricius作为外群构建缘蝽科6种昆虫的系统发育树。安缘蝽属的分子性状在狭义巨缘蝽族中最原始,此属最早从谱系中分化出来。这个研究结果解释了主要分布于非洲的安缘蝽属,与亚洲各属有较大差异的原因。
6.对狭义巨缘蝽族6种的系统发育研究表明。萧采瑜认为的奇缘蝽族Derepterini为一并系群,应为巨缘蝽族Mictini之次异名。
7.狭义巨缘蝽族下6属的系统发育关系为((((赭缘蝽属+侎缘蝽属)+副侎缘蝽属)+(奇缘蝽属+拉缘蝽属))+安缘蝽属)。与李新正基于形态学特征建立的系统发育关系一致。
8.COⅡ基因在解决属种间系统发育关系时有较强的分辨力,较好的解决了狭义巨缘蝽族内各属之间系统发育关系。适于分析种间及属间的系统发育关系。