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广西切叶蚁亚科部分属分子系统学研究

陈振鹏  
【摘要】:蚂蚁,隶属于膜翅目(Hymenoptera),蚁科(Myrmicinae),是典型的社会性昆虫,据统计,全世界已记载的现存蚂蚁共16亚科,296属,9538种。估计全世界的蚂蚁种类有15,000种,它们形成一个庞大的动物群体,在陆地生态系统中占有优势地位,而且,蚂蚁体现出高度的社会行为,使的其在进化生物学研究中具有相当重要的位置。 本研究以广西切叶蚁亚科昆虫为研究对象,应用DNA序列测定技术获得广西切叶蚁亚科7属12种线粒体细胞色素氧化酶亚基1和2及完整的tRNAleu基因总共长约851bp的DNA序列。对这些基因序列,运用MEGA,DNASP,Phylip等软件对数据进行处理分析,进行分子系统学研究,探讨广西切叶蚁亚科7属12种之间的分类地位和亲缘关系,揭示切叶蚁亚科7属12种的系统发育及其演化关系。为分子系统学的发展提供新的资料和学术观点,丰富和完善蚁科的分子系统学,为广西切叶蚁亚科昆虫的分子系统研究奠定基础。 在获得的约851bp的DNA序列中,A+T约占75.75%, G+C约占24.25%,总体上明显表现出AT偏倚特征,这与其它昆虫类似。从整个研究来看,从核苷酸序列的基本组成分析到非同义替代和同义替代研究,从核苷酸多样性分析到种群间转换与颠换偏相关距离分析以及最后的系统发育分析,其结果都暗示着CO2基因进化速率高于CO1基因进化速率。在各种分析中(包括核苷酸基本组成分析;氨基酸基本组成分析;核苷酸多样性分析;非同义替代和同义替代分析;密码子使用频率分析;转换与颠换分析;tRNAleu基因的四臂四环二级结构分析;“翻译启始”和“翻译终止”在进化过程中的变化;系统发育分析),属间的差异相当明显,而种间差异很小甚至是没有任何不同之处。通过各个方面研究分析而获得的证据和信息显示,最终分子系统发育分析结果为:铺道蚁属与红蚁属这两个小分支组成一个大分支;大头蚁属以及棱胸切叶蚁属这两个小分支组成一个大分支;巨首蚁属和盘腹蚁属这两个小分支组成一个大分支;上述三个大分支组成一个更大的分支;而举腹蚁属的游举腹蚁(C.vagula)处于这个大分支的外侧。按照原始到进化的顺序,本研究的物种排列为:巨首蚁属举腹蚁属棱胸切叶蚁属铺道蚁属大头蚁属红蚁属盘腹蚁属;或者可能为:巨首蚁属≥举腹蚁属棱胸切叶蚁属盘腹蚁属铺道蚁属大头蚁属红蚁属。 从本研究结果分析可以看出,CO1基因、CO2基因以及tRNAleu基因适合应用于属间进化关系及系统发育的分析,而不合适于对种间,特别是亲缘关系非常密切的物种之间的进化及系统发育关系进行分析研究和探讨,如果涉及的研究问题不仅仅是属间问题,而是包括了种间问题,这就需要选择和考虑并入更加合适的基因,如细胞色素b基因(Cytb),该基因片段进化速率要大于CO1和CO2基因的进化速率。这些问题的解决有待于今后深入研究。 在本次研究中,通过分析tRNAleu基因的二级结构获得了一些有意义的信息,这意味着研究分析由低级结构向高级结构发展,由基因结构到其行使的功能,由内部结构与机制再到表面性状与特征,这将是分子系统学今后发展的另一个趋势,正如当初传统的系统发育分析由宏观转入微观而产生了分子系统学,随着分子系统学研究的不断深入和发展,分子系统学应该,而且也会由微观向宏观分析研究方向发展,微观与宏观,此二者之间应该是相辅相成的,相互促进,互为裨益的。 另外,从此次研究来看,恰当而又合理的取样,获得更多的信息,包括核苷酸位点、氨基酸位点以及通过不同的手段和分析方法,依据不同的理论,结合不同证据和结果等等,这些都有助于更好的探讨和解决存在的问题,发现并阐释其规律,使研究向更深的层次发展和向更广泛的空间延伸。


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