本文選題：疣蝗 + 地理種群�。� 參考：《陜西師范大學(xué)》2016年博士論文

【摘要】：在大尺度地理區(qū)域內(nèi)研究廣布種的物種形成、擴散以及演化規(guī)律,是生物地理學(xué)、進化生物學(xué)和生態(tài)學(xué)所關(guān)注的前緣科學(xué)問題。疣蝗(Trilophidia annulata)隸屬于直翅目(Orthoptera)斑翅蝗科(Oedipodidae),疣蝗屬(Trilophidia),在中國廣泛分布于海拔2000米以下的草地、開闊河灘以及農(nóng)田等環(huán)境中。研究蝗蟲廣布種——疣蝗在我國復(fù)雜的環(huán)境中的分布規(guī)律,種群在不同環(huán)境中形態(tài)和遺傳上的分化,種群的發(fā)生與擴散規(guī)律等問題對于認(rèn)識我國昆蟲的物種形成、種群擴散規(guī)律及其與氣候、環(huán)境變化規(guī)律的相關(guān)性等科學(xué)問題具有重要的理論意義。本論文包括3部分研究內(nèi)容:1.疣蝗前后翅形態(tài)變化研究運用幾何形態(tài)測量學(xué)方法結(jié)合地理信息系統(tǒng)技術(shù)(GIS)分析疣蝗前翅和后翅在不同地理種群間的變化規(guī)律及與環(huán)境因子的相關(guān)性。通過建立疣蝗前翅和后翅的主要差異與環(huán)境因子的主要成分之間的回歸關(guān)系,分析地理環(huán)境因子對疣蝗前后翅的大小和翅型的影響規(guī)律。結(jié)果表明:疣蝗39個地理群間的前翅和后翅在大小上存在顯著差異;翅型方面,39個地理群間前翅的形態(tài)存在顯著差異,而后翅的形態(tài)差異不顯著。結(jié)合地理環(huán)境因子發(fā)現(xiàn),在低緯度地區(qū),年平均溫度較高,濕度較大的環(huán)境中,疣蝗前翅和后翅較小,前翅翅型特征為較短,翅末端較鈍。而在較高緯度地區(qū),年平均溫度較低,較為干燥的環(huán)境中,疣蝗前翅和后翅明顯較大,前翅翅型特征為較長,翅末端向外突出。疣蝗體型大小的變化規(guī)律與前后翅大小的變異規(guī)律呈現(xiàn)顯著正相關(guān)。分布在北方干燥地區(qū)的疣蝗具有較大的體型,較長的翅,而分布在南方濕潤氣候以及東南和西南山地中的疣蝗,體型較小,翅較短,其體型和翅的大小隨緯度的漸變規(guī)律,符合生態(tài)地理學(xué)中的伯格曼定律。2.疣蝗的譜系地理學(xué)研究對中國境內(nèi)疣蝗15個地理種群的mtDNA信息進行分析,通過測定疣蝗每個地理種群的多個個體的COⅡ(684bp)和ND5(724bp)基因序列,運用譜系生物地理學(xué)的方法,分析疣蝗的mtDNA中COⅡ-ND5(1408bp)基因在不同地理種群間的遺傳差異,進而探討?zhàn)嗷炔煌乩矸N群的遺傳分化、種群動態(tài)規(guī)律,推斷種群的發(fā)生與擴散規(guī)律。結(jié)果表明:疣蝗種群中單倍型數(shù)量較多,占全部數(shù)量的95.77%。單倍型分析顯示分布在北緯30度以南的多山地區(qū)的種群具有較高的單倍型多樣性(Hd)、序列多樣性(S)和核苷酸多樣性(π)。15個地理種群間遺傳分化指數(shù)(Fst)介于-0.0226-0.8675之間,平均為0.3057,大部分種群間都達到了顯著分化的水平(P0.5)。其中平均分化指數(shù)較高的為三亞(SY)種群,分化指數(shù)為0.5931,以及分布在北方各地的種群,分化指數(shù)均大于0.5。分布在北緯30度以南的種群以及云貴高原的種群,遺傳分化指數(shù)則相對較小,但也都達到顯著分化的水平�；蛄�(Nm)與Fst值相對應(yīng),較小的Fst值,意味著較大的Nm。以上分布在北方的種群基因流較小,說明這些種群相互之間較為獨立。而分布在北緯30度以南的種群,基因流較大,種群之間交流較多。運用貝葉斯法(BI),最大簡約法(MP)和最大似然法(ML),對疣蝗15個地理群獲得的71個單倍型分別建樹,結(jié)果將71個單倍型劃分成6個進化枝,其中Cladel主要是海南三亞(SY)種群,在三種分析中自舉值達到了 90%。Clade 2主要是云南賓川(BC)種群和河南南陽(NY)種群,三種分析中的自舉值也達到90%。Clade 3和Clade4在三種分析中自舉值很低,進化枝劃分的可靠性低。從地理分布看,Clade 3主要是華南和西南種群,而Clade4主要分布在以秦嶺為中心的華北,華中地區(qū),秦嶺山脈對疣蝗種群交流的阻隔效應(yīng)有限。Clade 5在三種分析中的自舉值達到70%以上。Clade 5主要為分布在西北黃土高原地區(qū)的陜西府谷種群(FG)和寧夏銀川種群(YC)。Clade 6在三種分析中的自舉值也很低,其進化枝的劃分不甚可靠,從地理分布看,Clade 6主要有云南景洪種群(JH),以及陜西長安種群(CA),與Clade2相似,這些種群在地域上無直接聯(lián)系。15個地理種群的71個單倍型網(wǎng)絡(luò)分析表明Cladel作為島嶼種群,在數(shù)個中間向量的支撐下與其他進化枝較早分開。Clade2中單倍型數(shù)量較多,從HaP40中分支形成獨立的進化枝,其根部與Clade3較近。Clade3中的單倍型較多,而且單倍型之間呈多層嵌套,單倍型間的關(guān)系復(fù)雜。Clade4中單倍型較多,以陜西佛坪種群(Hap17)和山東蓬萊種群(Hap 45)為根部,呈輻射狀單倍型分布。Clade 5以Hap45為根部,在一個中間向量的支撐下,以Hap15為中心向外擴散形成數(shù)個分支。Clade 6中既有長安種群,又有云南景洪和賓川種群,而且由多個中間向量支撐。種群動態(tài)分析可知,Clade 3和Clade 5兩個進化枝各自經(jīng)歷過快速擴張。Clade 2,Clade4 和 Clade6 的 Fu's Fs 檢驗均為不顯著,認(rèn)為 Clade 2,Clade4 和 Clade6進化枝相對保持穩(wěn)定。對疣蝗種群的分異時間進行估算,大約為第四紀(jì)早期的2.5Myr年前,海南種群作為獨立的一支分開(Clade1),受島嶼隔離影響,形成獨立種群。Clade2與其他進化枝的分異時間是1.115Myr年前。與系統(tǒng)發(fā)育樹一致,Clade2中的幾個單倍型在地域上基本沒有直接聯(lián)系。Clade3和Clade4與其他進化枝的分異時間大概為0.36Myr年前。可能受第四紀(jì)冰期和間冰期影響,種群之間融匯較多,進化枝無法有效分開。Clade 5與其他進化枝的分異時間大概為0.053Myr年前,說明Clade 5中的種群為末次冰期以來,向北擴散形成的,結(jié)合單倍型網(wǎng)絡(luò)分析可知,西北黃土高原的種群主要由山東等地的華北平原擴散而來。Clade 6分異時間大約為1.115Myr-0.731Myr年前,并不是獨立的一支,既有云南景洪種群、也有陜西長安種群,以及廣東南嶺種群,與Clade2較為相似,說明這些單倍型形成較早,為早期種群。3.形態(tài)和分子數(shù)據(jù)研究結(jié)果的比較運用UPGMA法分別對疣蝗的形態(tài)數(shù)據(jù)和遺傳數(shù)據(jù)聚類分析,結(jié)果表明基于前翅形態(tài)的分析結(jié)果與基于遺傳數(shù)據(jù)獲得的結(jié)果不甚相同。也即疣蝗的翅型變化并不一定反映為遺傳結(jié)構(gòu)的差異性。從遺傳結(jié)構(gòu)分析可知,西北黃土高原的種群能夠與華北等地的種群進行有效劃分,而形態(tài)變化規(guī)律并不支持這一結(jié)果。從遺傳信息看,海南島種群能夠與其他地理群完全分開,而形態(tài)方面,海南島種群與華南地區(qū)種群則混合在一起。但是一致的規(guī)律是無論是形態(tài)的信息,還是遺傳的信息,分布在華南、西南濕潤地區(qū)的種群基本與分布在西北干旱和半干旱地區(qū)的種群完全分開,這符合譜系生物地理學(xué)的漸進變化規(guī)律,相鄰種群由于彼此間的基因流而趨近于遺傳結(jié)構(gòu)更加相似,距離越遠,種群間的遺傳差異越大。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：陜西師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：Q969

【參考文獻】

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本文編號：1762173