【摘要】：粉蝶科(Pieridae)是鱗翅目、雙孔次亞目下的一個(gè)全變態(tài)昆蟲(chóng)類(lèi)群,全世界大約有1240種,廣泛分布于以古北區(qū)和東洋區(qū)為主的各大地理區(qū)系。根據(jù)形態(tài)學(xué)和分子系統(tǒng)學(xué)的數(shù)據(jù)表明,粉蝶科包含4個(gè)亞科(黃粉蝶亞科、袖粉蝶亞科、藍(lán)粉蝶亞科和粉蝶亞科)。但是,迄今為止,這4個(gè)亞科以及各亞科內(nèi)部各主要類(lèi)群之間的系統(tǒng)發(fā)生研究尚未達(dá)成一致的結(jié)論;另外,有關(guān)該科各主要類(lèi)群起源和分化的譜系年代學(xué)和譜系地理學(xué)的研究還很匱乏�；诖�,本研究新測(cè)定了粉蝶亞科4種粉蝶(侏粉蝶、飛龍粉蝶、箭紋云粉蝶及云粉蝶)線粒體全基因組,并結(jié)合GenBank上已知的17條粉蝶以及本實(shí)驗(yàn)室未上傳的紅肩鋸粉蝶線粒體基因組全序列,對(duì)它們的線粒體基因組組成做了詳細(xì)的比較分析,根據(jù)不同的數(shù)據(jù)集組合(13 PCGs、13 PCGs+2 rRNAs、22 tRNAs、2 rRNAs和22 tRNAs+2 rRNAs)運(yùn)用貝葉斯演繹法(BI)和最大似然法(ML)重建了粉蝶科系統(tǒng)發(fā)生樹(shù),進(jìn)一步探討了各類(lèi)群之間的系統(tǒng)發(fā)生關(guān)系。同時(shí),本研究新測(cè)定了40種粉蝶的線粒體COI和核wingless、EF-1α基因,并結(jié)合GenBank上已知的相關(guān)基因序列數(shù)據(jù),以BI和ML重構(gòu)了粉蝶科系統(tǒng)發(fā)生樹(shù),依據(jù)化石記錄數(shù)據(jù)和BEAST寬松分子鐘算法,初步估算了粉蝶科主要類(lèi)群起源、分歧時(shí)間;同時(shí),基于現(xiàn)代地理分布資料,進(jìn)行了粉蝶科祖先地理分布重建,初步探討了該類(lèi)群的歷史生物地理發(fā)生格局。線粒體基因組全序列比較分析的研究結(jié)果顯示,侏粉蝶、飛龍粉蝶、箭紋云粉蝶和云粉蝶的線粒體基因組的長(zhǎng)度分別為15124 bp、15155 bp、15109 bp和15124 bp。四個(gè)完整的線粒體基因組都包括13個(gè)PCGs、22個(gè)tRNA基因、2個(gè)rRNA基因和1個(gè)A+T富集區(qū)。此外,和其它蝴蝶線粒體基因組中一樣,A+T富集區(qū)和ND2之間3個(gè)的tRNA的排列順序是tRNA~(Met)、tRNA~(Ile)、tRNA~(Gln)的組合,和在祖先昆蟲(chóng)中發(fā)現(xiàn)的排列方式不同(tRNA~(Ile)、tRNA~(Gln)、tRNA~(Met))。4種粉蝶線粒體基因組的核苷酸組成均存在顯著的A+T偏向性,分別為79.7%、79.8%、79.8%和79.9%。四種粉蝶線粒體基因組組成結(jié)構(gòu)上保持緊密排列,但部分基因之間存在一些基因間隔和重疊區(qū)域。4種粉蝶線粒體基因組分別包含10、9、13和11個(gè)間隔區(qū),總長(zhǎng)分別為85 bp、85 bp、113 bp和103 bp。此外,4粉蝶的最大的重疊區(qū)均為1-8 bp。13個(gè)蛋白質(zhì)編碼基因中只有COI是以CGA作為起始密碼子,其它的均以ATN(ATG、ATA和ATT)作為起始密碼子;9個(gè)基因(ATP6、ATP8、COIII、Cytb、ND1、ND2、ND4L、ND5和ND6)是以ATT為終止子密碼子,除了云粉蝶的ND5是以TAG為終止密碼子;4種粉蝶的ND3均以TAG為終止密碼子,COI和COII均以T為終止密碼子,ND4以TA為終止密碼子。除了缺乏二氫尿苷環(huán)的tRNA~(ser)(AGN)外,所有tRNA均可形成典型的三葉草二級(jí)結(jié)構(gòu),并且所有的tRNA均存在堿基對(duì)錯(cuò)配現(xiàn)象。lrRNA和srRNA基因的二級(jí)結(jié)構(gòu)的預(yù)測(cè)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與已報(bào)道的鱗翅目昆蟲(chóng)的基因結(jié)構(gòu)幾乎是一致的。A+T富集區(qū)長(zhǎng)度分別是361 bp、387 bp、362 bp和374 bp,A+T含量分別為91.4%、95%、90.9%和92.7%。另外,在這些區(qū)域還包含一些典型結(jié)構(gòu)特征,在srRNA基序ATAGA后面緊跟著一段poly-T的結(jié)構(gòu);在ATTTA基序后面緊跟著一段(TA)n(n=6-10)類(lèi)似微衛(wèi)星的結(jié)構(gòu)�；�13 PCGs、13 PCGs+2 rRNAs、2 rRNAs和2 rRNAs+22 tRNAs的數(shù)據(jù)集上生成的BI和ML系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)顯示:(1)粉蝶科由3個(gè)支持度較高的分支(袖粉蝶亞科、黃粉蝶亞科和粉蝶亞科)組成,它們之間的親緣關(guān)系為(袖粉蝶亞科+(黃粉蝶亞科+粉蝶亞科));(2)袖粉蝶亞科(僅包含莫氏小粉蝶這1個(gè)種)與其它2個(gè)亞科互為姊妹群;(3)粉蝶亞科和黃粉蝶亞科也都是彼此的姊妹群,并且都為單系群;(4)粉蝶亞科包含2個(gè)族,襟粉蝶族和粉蝶族;(5)襟粉蝶族由2個(gè)姊妹群襟粉蝶屬和鶴頂粉蝶屬組成;(6)粉蝶族由2個(gè)分支組成:1個(gè)分支是(粉蝶屬+(侏粉蝶屬+(云粉蝶屬+飛龍粉蝶屬))),另1個(gè)分支是(鋸粉蝶+(斑粉蝶屬+絹粉蝶屬));(7)黃粉蝶亞科包含三個(gè)屬,三屬之間的關(guān)系是((遷粉蝶屬+豆粉蝶屬)+鉤粉蝶屬)。此外,本人的研究表明,單獨(dú)的tRNA序列數(shù)據(jù)不適合穩(wěn)健的深部系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系重建。本研究還基于COI、wingless和EF-1α基因聯(lián)合構(gòu)建了粉蝶科的BI樹(shù)和ML樹(shù)。結(jié)果表明:(1)兩棵系統(tǒng)樹(shù)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)基本一致,粉蝶科由4個(gè)支持度較高的分支組成,它們之間的關(guān)系為(黃粉蝶亞科+((袖粉蝶亞科+藍(lán)粉蝶亞科)+粉蝶亞科))。(2)藍(lán)粉蝶亞科(僅包含藍(lán)粉蝶這1種)和袖粉蝶亞科互為姊妹群。(3)黃粉蝶亞科包含10個(gè)屬,形成2大支系:第1大支系是由黃粉蝶屬Eurema獨(dú)立構(gòu)成,其中建議將矩黃粉蝶Pyrisitia proterpia和奇利亞黃粉蝶Teriocolias zelia這2個(gè)種歸入到黃粉蝶屬中;第2大支系內(nèi)各屬之間的親緣關(guān)系為(歷粉蝶屬+娜粉蝶屬)+(s暬品鄣，

本文編號(hào)：2672332