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中国斑翅蝗科部分种类线粒体Cytb基因分子进化与系统学研究

叶海燕  
【摘要】: 斑翅蝗科昆虫是蝗总科中的一个较大的类群,广泛分布于全国各地在我国历史上造成严重危害的飞蝗及草原害虫之一的痂蝗类就属于斑翅蝗类群。蝗虫作为农牧业重要的害虫一直受到生物学家的重视,生物学工作者长期以来为了寻求蝗虫的防治方法,一直进行着有关蝗虫生物学的基础研究,包括系统学研究。而目前关于斑翅蝗科的系统学研究还是不够深入,分子系统学研究远远落后于其它直翅目昆虫。 线粒体蛋白质编码基因细胞色素b(Cytb)是动物分子系统学应用最广泛的分子标记之一。本研究从分子生物学角度入手,采用Cytb作为分子标记,采用自行设计的一对Cytb基因特异引物CTB-1、CTB-2,通过PCR技术,共获得斑翅蝗科4个亚科14个种的代表个体以及癞蝗科1个种的代表个体的580bp左右的Cytb部分序列。运用分子生物学软件对斑翅蝗科昆虫部分种类的Cytb基因序列进行分子进化与系统发育分析。通过构建分子进化树,对斑翅蝗科部分昆虫的系统进化关系进行研究,确定其分类地位,为蝗虫的生物防治提供基础资料。 使用四种常用的建树方法:NJ法、ME法、MP法以及ML法,对斑翅蝗科部分昆虫的系统进化关系进行研究,几种方法所产生的分子树的拓扑结构大致相同,仅在个别种的归属上存在差异。 通过对结果的分析讨论,得出以下结论: 1.对14种斑翅蝗线粒体Cytb基因序列进行分析,Cytb基因序列表现出强烈的A、T偏向性(71.3%)。第三位A或T的偏好更加明显(86.5%)。同时,A/T的偏向性在同一属内的种间表现出一定的稳定性。 2.斑翅蝗Cytb基因中核苷酸的替代转换明显高于颠换。颠换的发生主要以T-A,A-T为主,大都发生在密码子第三位。密码子第3位点的高A+T含量与氨基酸的变异确实存在一定的相关性。密码子以A、T结尾频率高,第三位是G的密码子使用较少,反映出Cytb基因在密码子的使用上具有偏向性,同果蝇和蜜蜂相一致。 3.有关斑翅蜱作为科级分类的争议,本研究结果更倾向于将斑翅蝗类群作为独立的一科。红胫小车蝗和黄胫小车蝗从Cytb基因的分子进化与系统学研究结果来看,认为它们应该做为两个种比较合适。痂蝗亚科和异痂蝗亚科应该合并为一个亚科。 4.在对斑翅蝗科昆虫科下阶元的分析中,得到以下结论:斑翅蝗科 oedpoddae可分为四大分支(亚科):绿纹蝗支、束颈蝗支、痴蝗支和 飞蛇支。飞蝗、云斑车蝗与小车蝗属的三个种归为 一个分支——一飞蝗亚 科:俪蝗亚科中的痴蝗属、皱膝蝗属与异痴蝗亚科的异俪蚌属应该合并 为一个类群(或亚科),为痴蝗亚科:束颈蝗属作为一个分支的地位还 需要更多种类研究的支持:花胜绿纹蜂的分类地位比较特殊,考虑将其 作为一个分支。科内主要类群之间的关系:《《小车蝗+车蝗)+飞 蝗)+(束颈蚌+(皱膝蝗+(痴蝗+异枷蝗》))+绿纹蝗) 5.痴蝗、异俪蛇亚科的种属分类比较混乱,而痴蛆、异痴蛇等:个属种的 形怂学特征依抓本另就很模糊。因此这三个属!’。J种的归属还斋要更多的 分于证据进一步讨论。 6.运用 C y t b基囚的核’苦酸序列对斑翅蝗科昆虫进行系统研穴时,各属种 问的分类关系都比较明确,得到的树的拓扑结构大都一致。囚此,Cyt b 基因在对斑翅蝗科科下种属阶元的分类与进化关系研究中,是一个有效 的分于标记。但在亚科水平的分析中,可能还存在一定的不足。 本研究对Cytb基[g在斑翅蝗科昆虫中的分于进化特性与系统发育应用进行 了初步研究,为探讨中国斑翅蝗科昆虫的分子进化,建立该科分子水平系统发育 关系提供分于生物学方面的证扼,有助于建立正确与完善的斑翅蝗科昆虫分类体 系。


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