弹尾纲系统分类学与土壤动物应用生态学研究

【摘要】： 1.弹尾纲系统分类学研究 弹尾纲Collembola (俗称跳虫),隶属于节肢动物门Arthropoda,六足总纲Hexapoda,是低等六足动物中种类最多、分布最广的一个类群。目前全世界弹尾纲686属, 7859种的种类描述;但960万平方千米的中国境内却只有92属,294种的记录,连全世界种类记录的4%都不到。同时,弹尾纲是节肢动物进化研究中的最关键的类群之一。跳虫的单系性已经被广泛接受,但是不同的分类学家对跳虫的分类系统和系统发生持有不同的看法,对于跳虫的水生还是陆生的起源,跳虫内部各个类群之间的亲缘关系等问题,一直具有争议。 本研究从弹尾纲的形态分类入手,在掌握弹尾纲各个类群主要的外部形态分类特征基础上,着重整理、鉴定了国内弹尾纲的球角科、疣科等土壤内常见类群,补充报道了中国新种和新记录种,整理了国内已知跳虫的名录。同时选取弹尾纲的代表种类和原尾纲、双尾纲、昆虫纲、甲壳动物等节肢动物部分类群,进行了18S rRNA基因全序列和28S rRNA基因D6-D7区以及近全长序列的测定、分析,对弹尾纲重要科属的亲缘关系、进化地位进行分子系统学研究,讨论弹尾纲最新分类系统中四目的确定性、各目单系性、四目的系统关系、特殊类群的分类地位,以及弹尾纲和其它类群之间亲缘关系、六足动物进化等问题。同时还观察了弹尾纲的代表物种白符等的胚胎发育全过程的外部形态特征变化,为弹尾纲的系统分类提供了发育生物学方面的证据。 主要研究结果如下:1.编写国内跳虫分科的检索表;鉴定全国各地标本54种,报道中国新种9种和新记录种4种;并整理国内已报道的294种跳虫的名录和分布地区。2.对我国的14科27属30种跳虫的18S rDNA全序列和28S rDNA部分序列(D6-D7)的基因信息数据进行分析,结果支持原目、愈腹目的单系性,长角目不形成单系群,支持短角科从愈腹目中分出,但鳞总科和短角目的分类地位有待于深入分析探讨;进一步比对4种原尾虫、6种跳虫、5种双尾虫、5种昆虫和10种甲壳动物的18S rDNA全序列和28S rDNA全序列,以1种多足动物和1种螯肢动物为外群,进行系统关系分析,结果显示:原尾纲、弹尾纲、双尾纲分别为单系群,原尾纲和双尾纲优先聚为一支,然后和弹尾纲构成姐妹群,以上三类又和昆虫聚为一支,支持六足动物的单系性,支持泛甲壳动物,但甲壳动物并未形成单系,其各类群和六足动物之间的亲缘关系尚须进一步确定。3.观察等节科和长角科的两种跳虫胚胎发育的外部形态变化,发现:两者胚胎发育都经历卵裂、囊胚期、原肠期、组织分化期、孵化期等阶段,历程相似;但它们产卵方式明显不同,胚胎发育过程中胚膜表面附属物等有很大差异。 2.土壤动物应用生态学研究 由于生产建设上的需要,对上海市世博会会址区域建设以前的土壤动物群落多样性和转基因作物对土壤动物的影响等进行研究。运用土壤动物生态学和毒理生态学的基本理论,通过调查采样地的土壤动物种类、数量、群落组成、垂直分布、生物多样性等指标,来评估城市区域建设用地的土壤生态状况。此外,结合实验室内代表物种的模拟生态实验,通过对三种土壤动物代表物种的实验,评估转基因作物对土壤动物的影响。 研究结果显示:1.世博会会址区域是典型亚热带土壤动物群落的组成模式,反映出该处城市重工业区和老居民区内土壤的整体状况良好;但少数采样点中,群落结构垂直分布出现异常,需要加强对这些样点相关区域的土壤污染和土壤理化等质量状况的分析。2.不同的土壤动物对转Bt基因玉米的反应有所不同,相对于农药的毒性,转基因玉米对土壤动物的影响还是较小。