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蝗总科部分种类染色体指标与系统学关系研究

杨海涛  
【摘要】: 细胞分类学是综合分类学的重要组成部分,它将细胞学知识运用到分类学研究中,推动了传统分类学的发展,并为分类学的深层次研究提供了新的手段。细胞分类学揭示的生物类群之间的亲缘关系,可作为传统形态分类的辅助资料,为传统的形态分类提供细胞学上的佐证或作为修订的依据之一。细胞分类学也是现代分类学研究的热点——系统进化生物学问题的重要内容。 本文研究了蝗总科6科14属18种直翅目昆虫的染色体常规核型和C带带型及其细胞分类学关系。染色体制片采用压片法,C-带处理采用BSG法,经照相后每种选取合适精原细胞有丝分裂中期或精母细胞减数分裂中期Ⅰ、中期Ⅱ、后期Ⅱ分裂相剪贴,经过对大量细胞的观察与测量分析,制出带型图版和带型结构示意图,并用Excel和SPSS软件包统计出有关数据。主要研究结果如下: 1.蝗虫细胞分类学研究中各种指标的意义及适用性 本文研究结果显示,染色体数目、染色体组式等常规核型、和染色体行为如减数分裂双线期的交叉现象以及终变期的交叉定位特征适用于蝗虫的科级比较;而染色体C带是蝗虫属及属下低级阶元细胞分类学的重要指标。染色体C带在同一属具有恒定的结构模式,往往构成“标志性C带带纹”由此可以进行属级分类单元的比较。例如所研究过稻蝗属物种的L2染色体除都具有着丝粒C带而外,每个具体物种还具有各自标志性的染色体C带带纹,但异地物种间该染色体的标志性带纹位置多变,据此可进行种间关系的对比。 2.稻蝗属中一新种的发现及其意义 本文在研究采自云南腾冲市郊的稻蝗属标本时发现该稻蝗物种形态特征除具有稻蝗属的主要形态特征外,从形态上来看其雌性下生殖板后缘无齿,中央无内凹,雄性肛上板长大于宽,端部中央向后延伸呈三角形,这些特点接近于小稻蝗,但该种蝗虫前翅很短,仅达后足股节之半,这一特征又明显区别于小稻蝗以及迄今所发现的所有稻蝗物种(该种暂定为稻蝗待定种Oxya sp.)。我们对该物种进行了染色体常规核型和染色体C带型核型研究,发现其L2染色体兼具有近着丝粒居间带和端带,根据我们已有的经验,该染色体具有近着丝粒居间带是小稻蝗的特点,而具有端带又是中华稻蝗的特征,由此来看,该物种在染色体指标方面区别于迄今发现的所有的稻蝗属物种,这一发现进一步证实稻蝗属L2染色体为该属物种区分方面的标志性染色体,同时对世界范围内稻蝗属物种分化和新种的描记提供了新的资料。 3.我国中华稻蝗代表性种群的遗传关系研究 结果表明,我国分布的中华稻蝗为一个物种,异地种群的形态学差异与其分布地的环境因素,生态条件有关,而雄性外生殖器基本结构恒定,可以作为物种形态鉴别的重要特征,染色体核型和C带带型结构在中华稻蝗异地种群间的恒定特征也表明,染色体结构能够基本反映物种遗传结构的基本特征,在物种鉴定比较中是一个重要依据,从我国分布的中华稻蝗遗传结构的高度保守性和其形态差异的梯度变化来看,中华稻蝗是一个成功的广布物种,该物种在进化过程中不断适应其生存环境,由此成功分布于各不同地理区域。 4.采用先进的计算机软件系统进行染色体定量研究 本文尝试采用SPSS软件对染色体相对长度、C-带相对长度、交叉频率和交叉定位频率分别进行ANOVA分析以及S-N-K和Duncan同组间两两比较,使实验结果在过去的基础上更加精确化。这一研究方法对精确表述染色体形态结构的变化,定量地研究染色体结构变化规律具有重要意义,本研究方法不仅适用于蝗虫细胞分类学研究,同样也适用于不同生物类群的染色体结构研究。 5.蝗虫染色体的进化意义 从本文研究结果来看,染色体常规核型和带型指标的综合分析对于不同分类阶元的比较,进一步阐明其系统进化关系,具有重要的意义和作用。染色体指标所提供的系统进化关系基本符合蝗总科形态分类学的进化关系,从所研究的科级进化关系来看,癞蝗科染色体数目较少为较为低等的种类,而斑腿蝗科和斑翅蝗科具有相同的染色体数目,染色体分组形式相似,因此较为近缘,网翅蝗科染色体数目具有两类,2n(?)=23类群(例如竹蝗属)与斑腿蝗科和斑翅蝗科近缘,而2n(?)=17类群(例如异爪蝗属和牧草蝗属)染色体组中有3对具中部(亚中部)着丝粒染色体,染色体数目减少,可能是由于着丝粒融合所致,应为进化地位较为高等的种类,而本文所研究的槌角蝗科和剑角蝗科种类染色体基数为2n(?)=23,结合形态特征分析,该两科应较斑腿蝗科和斑翅蝗科的进化地位高等,但可能仍与上述两科存在一定的亲缘关系。


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