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异翅亚目Heteroptera隶属于昆虫纲Insecta半翅目Hemiptera,现生类群分为7个次目近80个科,已知物种40,000余种,包括很多重要农林害虫、病媒昆虫及天敌。其高级阶元的系统发育关系长期存在争议,特别是奇蝽、鞭蝽、黾蝽、蝎蝽、细蝽的分类地位,此外,臭虫次目的单系性也一直存在疑问。昆虫线粒体基因组被广泛地应用于系统发育关系、种群遗传结构等研究,但目前利用线粒体基因组数据进行异翅亚目系统发育关系研究仍存在诸多问题,如研究结果易受到线粒体基因组碱基组成及进化速率异质性的影响,分析模型选择不当会产生系统误差,某些类群如鞭蝽次目、奇蝽次目、细蝽次目的线粒体基因组数据缺乏。本研究针对这些问题,进一步扩大物种的取样,共测定了异翅亚目5次目15科30种昆虫的线粒体全基因组,重点补充了奇蝽次目、细蝽次目等类群的数据。对共130种异翅亚目昆虫线粒体基因组的碱基组成、进化速率、重排现象等进行比较分析,主要研究结果如下:(1)异翅亚目昆虫线粒体基因组的碱基组成及进化速率均存在显著的异质性:网蝽科、黾蝽次目、鞭蝽次目和奇蝽次目的线粒体基因组具有较高的AT含量和进化速率,而猎蝽科、细蝽次目、蝎蝽次目的AT含量及进化速率均较低。(2)在异翅亚目7科19种中共发现7种类型的基因重排。其中,奇蝽次目5种均发生相同的ND4L基因下游的基因洗牌,呈现出基因组加速重排趋势。在栉蝽科、猎蝽科、扁蝽科、红蝽总科的重排仅涉及RNA基因。针对异翅亚目昆虫线粒体基因组碱基组成与进化速率高度异质性的特点,本研究比较分析了同质性模型和异质性模型下两种数据集的系统发育关系,得到的结果如下:(1)在同质性模型下,会产生系统误差:高AT含量和高进化速率的网蝽科与奇蝽次目、黾蝽次目、鞭蝽次目总聚为一支;而AT含量较低且进化速率较低的猎蝽科总与细蝽次目、蝎蝽次目构成姐妹群关系。(2)混合异质性模型下,能有效消除或降低系统误差,得到的异翅亚目昆虫的系统发育关系为:(黾蝽次目,鞭蝽次目,奇蝽次目)+(蝎蝽次目+(细蝽次目+(猎蝽科+(臭虫次目+蝽次目))))。我们的研究表明,利用线粒体基因组数据解决系统发育关系问题时,必须要检测数据集的碱基组成以及进化速率异质性等可能会造成系统误差的因素;今后在异翅亚目昆虫高级阶元系统发育关系的研究中要更注重增加细蝽、奇蝽、鞭蝽等类群的取样量。