中國(guó)鋸天牛族系統(tǒng)發(fā)育分析.pdf

1、鋸天牛族(Prionini)隸屬于鞘翅目(Coleoptera)天?？?Cerambycidae)鋸天牛亞科(Prioninae)，其中的不少種類(lèi)是農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)中的重要害蟲(chóng)。對(duì)鋸天牛族昆蟲(chóng)的研究以傳統(tǒng)的外部形態(tài)為主，并且均為種類(lèi)的分類(lèi)和鑒定，到目前為止還沒(méi)有關(guān)于鋸天牛族線粒體基因的研究報(bào)道，鋸天牛族各分類(lèi)單元之間的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系也不清楚，因此本研究對(duì)中國(guó)鋸天牛族的線粒體12S rRNA、16S rRNA、COI基因進(jìn)行了研究，并依據(jù)傳統(tǒng)的外

2、部形態(tài)特征、后翅翅脈和雄性外生殖器特征、線粒體基因序列分析了中國(guó)鋸天牛族的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系，具體結(jié)果如下：
　　 1.DNA提取及線粒體部分基因擴(kuò)增
　　 館藏干標(biāo)本DNA發(fā)生了明顯降解，降解隨著標(biāo)本保存時(shí)間的增加而增加。電泳檢測(cè)發(fā)現(xiàn)從保存二十年干標(biāo)本提取的DNA擴(kuò)增到了目的條帶，但測(cè)序結(jié)果卻表明這些片段并不是天牛本身的基因片段。單純采用PCR技術(shù)和瓊脂糖凝膠電泳技術(shù)作為評(píng)價(jià)DNA提取方法優(yōu)劣的指標(biāo)并不可靠。本研究共得到中國(guó)

3、鋸天牛族3屬8種和寡刺細(xì)齒天牛的mtDNA12S rRNA、16S rRNA和COI基因序列24條。
　　 2.線粒體基因序列分析
　　 本研究發(fā)現(xiàn)，12S rRNA和16S rRNA基因發(fā)生了堿基插入(缺失)，COI基因則沒(méi)有。研究得到的3個(gè)線粒體基因序列的堿基組成均明顯偏向于T和A，核糖體RNA基因更偏向于A，而COI基因稍偏向于T。12S rRNA基因的堿基轉(zhuǎn)換/顛換率隨著分化時(shí)間的增加而減小，16S rRNA基因

4、先增加后減小，COI基因則不發(fā)生明顯變化。COI基因的進(jìn)化速度快于12S rRNA基因和16S rRNA基因，其進(jìn)化速度主要體現(xiàn)在第三密碼子位點(diǎn)上，第二密碼子位點(diǎn)的進(jìn)化速度很慢。以不同基因序列計(jì)算的物種之間遺傳距離的大小關(guān)系存在差異。并且依據(jù)線粒體基因序列計(jì)算的P距離小于實(shí)際的遺傳距離。
　　 溝翅土天牛Dorysthenes fossatus(Pascoe，1857)12S rRNA基因序列長(zhǎng)度，12SrRNA、16S rRN

5、A和12S rRNA+16S rRNA基因序列的堿基組成和土天牛屬其他種類(lèi)存在差異。溝翅土天牛與土天牛屬Dorysthenes Vigors，1826其他種類(lèi)之間的遺傳距離和堿基轉(zhuǎn)換/顛換率明顯不同于土天牛屬其他種類(lèi)之間的遺傳距離和堿基轉(zhuǎn)換/顛換率，與鋸天牛屬Prionus Geoffroy，1762和土天牛屬之間的遺傳距離和堿基轉(zhuǎn)換/顛換率近似。
　　 3.中國(guó)鋸天牛族的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系分析
　　 鄰接搜索法得到的最小距離

6、樹(shù)并不一定是真正的最小距離樹(shù)，利用調(diào)整后保留指數(shù)對(duì)各特征進(jìn)行加權(quán)可以?xún)?yōu)化簡(jiǎn)約法的分析結(jié)果。系統(tǒng)發(fā)育一致樹(shù)和最優(yōu)樹(shù)之間的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)并不完全相同，有的甚至出現(xiàn)相互矛盾的分支，而進(jìn)化模型對(duì)最小距離樹(shù)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的影響大于距離一致樹(shù)。不同系統(tǒng)發(fā)育分析方法的分析結(jié)果并不一定相同，但是似然法的分析結(jié)果在Bayes法中均有體現(xiàn)。依據(jù)不同特征重建的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系可能存在沖突。
　　 以寡刺細(xì)齒天牛Rhaphipodus fruhstorferi Lam

7、eere，1903和黃星天牛Psacotheahilaris(Pascoe，1857)為外群，發(fā)現(xiàn)中國(guó)鋸天牛族是一個(gè)單系群，應(yīng)該分為兩個(gè)亞族，鋸天牛屬和土天牛屬歸入Prioni亞族，接眼天牛屬Priotyrannus Thomson，1857和擬土天牛屬Prionomma White，1853歸入Derobrachi亞族。
　　 中國(guó)鋸天牛屬是一個(gè)多系群。繆氏鋸天牛Prionus murzini Drumont et Komiy

8、a,2006、單葉鋸天牛Prionus unilamellatus Pu，1987和賽氏鋸天牛Prionus siskaiDrumont et Komiya,2006應(yīng)該從鋸天牛屬中獨(dú)立出來(lái)成為一個(gè)單獨(dú)的屬，其中單葉鋸天牛和賽氏鋸天牛之間的親緣關(guān)系更近。短角鋸天牛Prionus gahani Lameere，1912、鋸天牛Prionus insularis Motschulsky,1857、齒跗鋸天牛Prionus sifanicus

9、Plavilstshikov,1934、皺胸鋸天牛羅氏亞種Prionus delavayi lorenci Drumont etKomiya,2006和云南鋸天牛Prionus lameerei Semenov-Tian-Shanskij，1927組成一個(gè)單系群，其中短角鋸天牛、齒跗鋸天牛和云南鋸天牛之間的親緣關(guān)系更近。
　　 中國(guó)土天牛屬是一個(gè)多系群。Dorysthenes(Prionomimus)亞屬應(yīng)該從土天牛屬中分離出去

10、成為一個(gè)獨(dú)立的屬，其中麗土天牛Dorysthenes elegans Ohbayashi，1981和溝翅土天牛之間的親緣關(guān)系更近。除去Dorysthenes(Prionomimus)亞屬之后，土天牛屬的種類(lèi)組成一個(gè)單系群，證明Lameere依據(jù)外部形態(tài)特征將Lophosternus Gu6rin，1844，Paraphrus Thomson，1860，Cyrtognathus Faldermann,1835和Baladeva Water

11、house，1840等4屬并入土天牛屬成為新的土天牛屬的做法是合理的。蔗根土天牛Dorysthenes granulosus(Thomson，1860)是土天牛屬中較原始的類(lèi)群。Dorysthenes(Cyrtognathus)亞屬是一個(gè)單系群，其中大牙土天牛Dorysthenes paradoxus(Faldermann,1833)和甘肅土天牛Dorysthenes tippmanniHeyrovsky,1950具有更近的親緣關(guān)系。依