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《贵州大学》 2016年
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贵州药用芫菁形态学和分子鉴定

刘洋洋  
【摘要】:芫菁是我国传统的中药材之一,因其体内含有斑蝥素而具有重要的药用价值,其可以治疗癌症等疾病,野生芫菁仍是药用斑蝥素的主要来源。本文总结了国内外芫菁科分类、分子、生物学特性、人工饲养、斑蝥素研究等概况,对展开了贵州药用芫菁形态学和分子鉴定研究,主要研究内容及结果如下:分类记述对贵州药用芫菁进行了系统的调查、整理和鉴定,共获得600多号标本,经鉴定有3属11种,其中有1新种:短突沟芫菁Hycleus breviprocessus sp.nov.和1贵州新纪录种:宽纹豆芫菁Epicauta waterhousei Haag-Rutenberg,1880;目前,贵州记载的药用芫菁上升到4属16种;对3属11种芫菁进行了详细的描述和绘制了雌雄性外生殖器特征图,并采集了数码图像和编制了贵州药用芫菁分类检索表,检视标本均保存于贵州大学昆虫研究所。比较形态学研究贵州现共有11种药用芫菁标本,从外部形态特征来看,可明显分为两大类,一类是斑芫菁族的种类(沟芫菁属的3种),一类是豆芫菁族的种类(包括豆芫菁属7种和齿爪芫菁属的1种)。前者的共有特征是:体黑色,触角似锤状且第3节长超过第4节的1.5倍,前胸背板具刻点且中线不完整,前足附节有毛垫,鞘翅具有斑纹和黑色短毛,阳茎具1背钩2腹钩;后者的共有特征是:体黑头红,触角基部有“瘤”突,前胸背板盘区具中纵沟且基部具1三角形凹洼,前足胫节有距,鞘翅被黑毛,阳茎具1背钩1腹钩。斑芫菁族的种类其种间差异主要表现在:体型大小,鞘翅的斑纹形状、是否被黄毛,前胸背板浅凹的数量,阳茎基片形状,侧面观阳基侧突顶端侧叶长宽比和产卵瓣形状等。豆芫菁族的种类其种间差异主要表现在:体型大小,触角的形状、是否被黑色长毛,触角基部的瘤突颜色,头部形状、长宽比,前足胫节和跗节是否被黑长毛,前足胫节端距的数目及形状,阳茎基形状及阳茎背钩和腹钩的形状和大小等。为了补充和完善外部形态特征的比较,同时对部分种类芫菁的触角显微结构进行了比较研究。通过对贵州3属5种药用芫菁触角扫描电镜观察,获得触角形态图10张,感器图52张。首次对扁角豆芫菁E.impressicornis雌雄成虫异型触角进行电镜扫描,其雌雄成虫的触角差异很大,具有明显的性二型现象,触角存在大量的表皮孔(CP),并发现其触角感器类型共有5类10种;同时也对毛角豆芫菁E.hirticornis、灰边齿爪芫菁Denierella serrata、大斑沟芫菁指名亚种H.phaleratus phaleratus、眼斑沟芫菁H.cichorii的成虫触角进行电镜扫描的观察及比较,以上5种芫菁触角共有感器7种,即毛形感器(TS)、刺形感器(CS)、锥形感器(BS)、B(?)hm氏鬃毛(BB)、耳形感器(AS)(除扁角豆芫菁雌虫触角没有分布外)、芽形感器(GS);豆芫菁属种类触角还分布有腔锥形感器(Co S)、栓锥形感器(St S)和指形感器(DS);齿爪芫菁属种类触角没有分布腔锥形感器(Co S)、鳞形感器(CS)、指形感器(DS)和表皮孔(CP);鳞形感器(CS)仅分布于沟芫菁属雄虫触角上。分子鉴定研究对10种贵州药用芫菁样本进行了DNA条形码基因片段筛选,选取4个DNA基因序列(即线粒体基因CO I和16S rDNA,核基因28S rDNA和ITS 2)进行筛选,共获成功序列40条,并其进行了碱基组成成分、遗传距离和系统发育信号分析。通过研究我们确定ITS 2基因片段可作为贵州药用芫菁DNA条形码,10种贵州药用芫菁ITS 2基因片段长度为477bp~543bp之间,其保守位点为48.2%,变异位点为58.4%。碱基组成A、T、C、G的平均含量分别为:29.7%、46.0%、7.8%、16.6%,具有非常高的A+T含量,为75.7%;ITS 2基因片段属种间种内遗传距离分别为:0.6079±0.0460,0.5622±0.0706,0.1622±0.0206,说明属种间差异较大,种内差异小。同时初步构建了贵州药用芫菁的DNA条形码数据库,在NCBI数据库中,上传了豆芫菁属7种和齿爪芫菁属1种的ITS 2序列,并获得相应的序列号为KU589257~KU589264。同时对贵州药用芫菁10种进行ITS 2基因序列进行了系统发育分析,数据应用PAUP4.10软件(MP和NJ法)和MEGA 6.06软件(MP、NJ法和ML法)进行分析,获得了5棵ITS 2基因序列分子系统发育树;由于建树方法和样本选取的不同,各个系统发育树之间存在一定的共性和不同;综合后选取ITS 2序列(PAUP 4.10软件)MP法构建的系统发育树作为较适合的合意树,其中贵州药用芫菁3个属均能和外群分开,外群在树的根部;沟芫菁属Hycleus与齿爪芫菁属Denierella均能较好单独聚为一支,沟芫菁属Hycleus在树的顶端,为进化类群;齿爪芫菁属Denierella在树的基部,为原始类群;但是豆芫菁属Epicauta不能全部单独聚为一支,其中一些种类与沟芫菁属Hycleus聚为一支,另一些种与齿爪芫菁属Denierella聚为一支,然而这与我国豆芫菁属形态分类地位一直以来较为混乱一致,说明其分类地位有待进一步考究。
【学位授予单位】:贵州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:S899.9

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