菜蝽屬Eurydema隸屬于半翅目Hemiptera異翅亞目Heteroptera蝽科Pentatomidae,是一類重要的農(nóng)業(yè)害蟲,世界分布33種,其中我國分布13種。該屬昆蟲體中小型,長卵圓形,體色鮮艷、色斑多樣,種內(nèi)、種間均有表型變異。雖然已有一些學(xué)者采用不同的方法對菜蝽屬部分種進(jìn)行了研究,但是該屬昆蟲的分類界限和系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系仍存有爭議。近年來,隨著分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展,DNA條形碼作為有效的物種鑒定方法已經(jīng)廣泛應(yīng)用于多個(gè)生物類群,而線粒體基因組則是重建系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系和研究類群進(jìn)化歷史的有效工具。本文在廣泛采集分布于中國的菜蝽屬昆蟲的基礎(chǔ)上,對該屬做了一下兩方面的研究:第一,運(yùn)用遺傳距離(distance-based)和系統(tǒng)發(fā)育樹(tree-based)兩種方法對分布于中國的菜蝽屬9種、共計(jì)199頭樣本進(jìn)行了 DNA條形碼分析。主要結(jié)論如下:1、結(jié)合形態(tài)結(jié)構(gòu)和DNA條形碼結(jié)果,均支持疑難種Eurydemasp.為菜蝽屬中一新種一白腹萊蝽Eurydema leucoventera sp.nov.。E.leucoventera sp.nov.與菜蝽屬其他種之間的平均遺傳距離(7.4%)是其種內(nèi)遺傳距離(1.1%)的6.7倍。在NJ和BI系統(tǒng)發(fā)育樹結(jié)果中,E.leucoventera sp.nov.的不同單倍型聚為單獨(dú)一支,且與甘藍(lán)菜蝽形成姐妹群關(guān)系。另外,ABGD分析也支持將樣本劃分為9個(gè)分組,與形態(tài)種一一對應(yīng)。2、結(jié)合形態(tài)結(jié)構(gòu)和DNA條形碼結(jié)果,均支持將秦嶺菘蝽Bagrada qinlingensis Zheng,1982組合為秦嶺菜蝽Eurydema qinlingensis(Zheng,1982)comb.mov.。其與菘蝽屬錫箔菘蝽之間的遺傳距離為17.5%,遠(yuǎn)高于與菜蝽屬昆蟲的平均種間遺傳距離(11.7%)。在NJ和BI系統(tǒng)發(fā)育樹結(jié)果中,秦嶺菜蝽分支屬于菜蝽屬內(nèi)部,且與圓角菜蝽關(guān)系較近。3、遺傳距離和系統(tǒng)發(fā)育樹結(jié)果均支持菜蝽E.dominulus和藍(lán)菜蝽E.oleracea的表型變異屬于種內(nèi)變異范疇。菜蝽的不同體色、不同色斑類型之間的遺傳距離小于0.6%,且遠(yuǎn)小于菜蝽的最小種間遺傳距離5.1%;同樣地,藍(lán)菜蝽的兩種表型之間的遺傳距離為0.4%,也小于藍(lán)菜蝽的最小種間遺傳距離4.4%。在NJ和BI系統(tǒng)發(fā)育樹結(jié)果中,不同的表型變異不具有單系性。4、本研究證明COI基因在菜蝽屬的物種識(shí)別中有較高的準(zhǔn)確性。菜蝽屬內(nèi)各個(gè)種的最大種內(nèi)遺傳距離均小于最小種間遺傳距離,且物種鑒定成功率超過99%:同時(shí)基于COI基因的DNA條形碼成功輔助解決形態(tài)疑難種和表型變異問題。因此,雖然菜蝽屬內(nèi)遺傳距離存在微小的“barcoding overlap”,但是我們認(rèn)為COI基因可以作為該屬的DNA條形碼。第二,本研究測得6種萊蝽屬昆蟲(菜蝽 E.dominulus、印緬菜蝽 E.liturifera、新疆菜蝽 E.maracandica、藍(lán)菜蝽 E.oleracea、秦嶺菜蝽 E.qinlingensis和圓角菜蝽 E.ventralis)的線粒體基因組序列,并對序列進(jìn)行了比對和注釋。聯(lián)合已發(fā)表的橫紋菜蝽E.gebleri線粒體基因組序列,對菜蝽屬昆蟲進(jìn)行了比較線粒體基因組學(xué)分析,此外,采用支序系統(tǒng)學(xué)方法及化石記錄,結(jié)合已發(fā)表的異翅亞目昆蟲線粒體基因組序列對菜蝽屬的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系及分化時(shí)間進(jìn)行了評估。主要結(jié)果如下:1、菜蝽、印緬菜蝽、新疆菜蝽、藍(lán)菜蝽、秦嶺菜蝽和圓角菜蝽的線粒體基因組長度分別為 16752bp,15585bp,15391bp,15892bp,15820bp 和 15500bp。菜蝽屬昆蟲線粒體基因組序列均編碼37個(gè)基因(13個(gè)蛋白編碼基因,22個(gè)tRNA基因以及2個(gè)rRNA基因),且基因排列與其他異翅亞目昆蟲的線粒體基因組一致。22個(gè)tRNA二級結(jié)構(gòu)中,除trnS1和trnV缺DHU臂外,22個(gè)tRNA基因的二級結(jié)構(gòu)均為典型的三葉草結(jié)構(gòu)。2、菜蝽屬昆蟲線粒體基因組序列中,不同物種的編碼基因的長度變化不大,主要的差異為控制區(qū)長度的變化。通過比較發(fā)現(xiàn),菜蝽屬昆蟲線粒體基因組序列均具有明顯的AT偏向性且存在A偏斜和C偏斜。重疊區(qū)和間隔區(qū)的序列較保守,甚至完全相同。除ND4L、ND5和ND6外,其余蛋白編碼基因的起始密碼子均相同;除ND2、ND4和ND6外,其余蛋白編碼基因的終止密碼子均相同。3、采用不同數(shù)據(jù)集計(jì)算的菜蝽屬種間遺傳距離結(jié)果顯示,基于PCG數(shù)據(jù)集計(jì)算的遺傳距離值較大,其次是PCGRNA數(shù)據(jù)集(13PCG+22tRNA+2rRNA),基于tRNA計(jì)算的遺傳距離值最小。菜蝽屬昆蟲線粒體基因組的13個(gè)蛋白編碼基因的Ka與Ks的比值均小于1,說明菜蝽屬的蛋白編碼基因均受到純化選擇的作用。4、異翅亞目各次目的拓?fù)潢P(guān)系為(奇蝽次目+(黽蝽次目+(鞭蝽次目+(蝎蝽次目+(細(xì)蝽次目+(臭蟲次目+蝽次目))))))。在蝽次目分支中,(扁蝽總科+(蝽總科+(長蝽總科+(紅蝽總科+緣蝽總科))))。蝽總科分支的拓?fù)潢P(guān)系為(異蝽科+(龜蝽科+(土蝽科+(荔蝽科+兜蝽科)+蝽科)))。在蝽科菜蝽屬分支中,秦嶺菜蝽位于菜蝽屬分支的基部,(圓角菜蝽+(藍(lán)菜蝽+印緬菜蝽))形成分支1,(新疆菜蝽+(橫紋菜蝽和菜蝽))形成分支2。5、蝎蝽次目是異翅亞目中分化最早的類群,分化時(shí)間為246Ma(三疊紀(jì)中期)。菜蝽屬的分化開始于87Ma白堊紀(jì)晚期,屬內(nèi)物種多樣性的增加在古近紀(jì)和新近紀(jì)階段。分化時(shí)間依次為秦嶺菜蝽(古近紀(jì)古新世)、圓角菜蝽(古近紀(jì)漸新世)、新疆菜蝽(古近紀(jì)漸新世)、菜蝽-橫紋菜蝽(古近紀(jì)漸新世)和藍(lán)菜蝽和印緬菜蝽(新近紀(jì)中新世)。
【學(xué)位單位】：山西農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：S433.3
【部分圖文】：

化試驗(yàn)室所積累的酒精浸制標(biāo)本，少量來自南開大學(xué)昆蟲研宄所的浸制標(biāo)本。所有標(biāo)本??均浸制于無水乙醇中，－２〇°Ｃ冰箱保存。??試驗(yàn)共選�。玻埃愁^標(biāo)本（包括外群錫箔菘蝽４頭），涵蓋全國１６個(gè)省市（見圖２．８）。??標(biāo)本采集地點(diǎn)、時(shí)間、及試驗(yàn)所需詳細(xì)信息見表２．１。試驗(yàn)標(biāo)本只選取同側(cè)三條足或胸??部肌肉進(jìn)行試驗(yàn)，剩余部分作為證據(jù)標(biāo)本置于無水乙醇，保存于＿２〇°Ｃ冰箱，以備查驗(yàn)。??Ｍｒ?ｗ?ｉ？＊?ｌｕＴｍｌ?Ｉ３＊？＊?ｎ?＜ｌｒＪ：?ＩＳｔ＇＂?ｒｆ＇ｆｔ＇ｌ??Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?１?１???Ｌｅｃｅｎｄ??－．．．?＇??乙?Ａ?￡．?ｄｏｍｉｍｄｕｓ??ｆ?ｃ一、廣＾一?飛．一、▲＇了？?？?Ｅ．?ｇｅｂ／ｅｒｉ????．＾?＇?＾?１?＇?－ｘＪｋ?＇＂?ｖ??命?ｒ?＞?夕?Ｅ．?ｍａｒａｃａｎａｉｃａ??、一＾ｒ：ｔ；?、＇?：．?�。Т穑�?Ｅ．?ｏｌｃｒａｃｅａ??？，廣成義＂－？？?￡．?ｖｅｎｔｒａｌｉｓ??４?，?＾?Ｅ．?ｓｐ．??＿?＾?＃?Ｅ．?ｌｉｔｕｒｉｆｅｒａ??Ａ?ｒ＾；??＾?？?Ｂ．?ｑｉｎｌｉｎｇｅｎｓｉｓ??〇?５〇ｏ?ｉ．ｏｏｏ?２．０００?（￡．?ｑｉｎｌｉｎｇｅｎｓｉｓ）??Ｋｉｌｏｍｅｔｅｒｓ??？?Ｂ．?ｓｔｏｌａｔａ??圖２．１試驗(yàn)所用標(biāo)本采集地信息??Ｆｉｇ．?２．１?Ｍａｐ?ｏｆ?Ｃｈｉｎａ?ｗｉｔｈ?ｓａｍｐｌｉｎｇ?ｌｏｃａｌｉｔｉｅｓ．??２．１．１．２試驗(yàn)試劑??Ｔｒｉｓ．Ｃｌ?緩沖液（ＩｍｏｌＬ，ＰＨ８．０）、ＥＤＴＡ?（乙二胺四乙酸）（〇＿５ｍｏｌ／Ｌ，ＰＨ８．０）、ＥＢ??（

暴１爨ｉ??ｃ?Ｄ??圖２．４藍(lán)菜蝽的２種表型．Ａ．Ｂ）?Ｉ型的背面觀和腹面觀；Ｃ，Ｄ）丨１型的背面觀和腹面觀??Ｆｉｇ．?２．４?Ｔｗｏ?ｐｈｅｎｏｔｙｐｅ?ｔｙｐｅｓ?ｏｆ?Ｅ．?ｏｌｅｒａｃｅａ．?Ａ．Ｂ）?Ｄｏｒｓａｌ?ｖｉｅｗ?ａｎｄ?ｖｅｎｔｒａｌ?ｖｉｅｗ?ｏｆ?ｔｙｐｅ?Ｉ；?Ｃ，Ｄ）?Ｄｏｒｓａｌ??ｖｉｅｗ?ａｎｄ?ｖｅｎｔｒａｌｖｉｅｗ?ｏｆ?ｔｙｐｅ?ＩＩ．?Ｓｃａｌｅ?ｂａｒｓ?＝?１?ｍｍ．??ｉｉ?Ａ?Ｂ??圖２．５疑難種的背面觀（Ａ）和腹面觀（Ｂ）??Ｆｉｇ．?２．５?Ｄｏｒｓａｌ?（Ａ）?ａｎｄ?ｖｅｎｔｒａｌ?（Ｂ）?ｖｉｅｗ?ｏｆ?￡?ｓｐ．?Ｓｃａｌｅ?ｂａｒｓ?＝?１?ｍｍ．??３６??

?０．６２５ｍｍ?０．６２５ｍｍ??圖２．６疑難種的生殖節(jié)解剖圖（Ａ．生殖囊腹面觀；Ｂ．生殖囊背面觀；Ｃ．陽基側(cè)突側(cè)面觀；Ｄ．陽莖腹??面觀；Ｅ．陽莖側(cè)面觀）??Ｆｉｇ．?２．６?Ｐｈｏｔｏｓ?ｏｆ?ｍａｌｅ?ｇｅｎｉｔａｌｉａ?ｏｆ?Ｅ．?ｓｐ．?（Ａ．?ｐｙｇｏｐｈｏｒａｌ?ｖｅｎｔｒａｌ?ｖｉｅｗ；?Ｂ．?ｐｙｇｏｐｈｏｒａｌ?ｄｏｒｓａｌ?ｖｉｅｗ；?Ｃ．??ｐａｒａｍｅｒｅ；?Ｄ．?ａｅｄｅａｇｕｓ?ｖｅｎｔｒａｌ?ｖｉｅｗ；?Ｅ．?ａｅｄｅａｇｕｓ?ｌａｔｅｒａｌ?ｖｉｅｗ）．??暴｜暴｜??摩，Ａ?爾Ｌ?Ｂ??圖２．７秦嶺菘蝽背面觀（Ａ）和腹面觀（Ｂ）??Ｆｉｇ．?２．７?Ｄｏｒｓａｌ?（Ａ）?ａｎｄ?ｖｅｎｔｒａｌ?（Ｂ）?ｖｉｅｗ?ｏｆ?Ｂａｇｒａｄａ?ｑｉｎｌｉｎｇｅｎｓｉｓ．?Ｓｃａｌｅ?ｂａｒｓ?＝?１?ｍｍ．??３７??
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2875629