秦岭及周边地区蟪蛄的种群分化研究（半翅目：蝉科）

发布时间：2017-08-01 12:33

  本文关键词：秦岭及周边地区蟪蛄的种群分化研究（半翅目：蝉科）

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【摘要】：蟪蛄Platypleura kaempferi(Fabricius)是秦岭及陕西关中地区蝉科昆虫的一个优势种,分布范围广泛,不仅以刺吸式口器直接危害寄主植物的枝干或根部,还可产卵危害,是农林业生产的重要害虫。秦岭植被、生境多样,物种多样性丰富,是古北区和东洋区昆虫成分混杂分布的重要过渡地带。蟪蛄在秦岭及周边地区分布广泛,但不同海拔生境的蟪蛄种群分化及其与生境的关系一直无人研究。因此,本研究基于形态学、鸣声分析及分子系统学等方法,对秦岭山地及周边地区蟪蛄种群分化进行了研究,主要研究内容及结果如下:1.对蟪蛄雄性成虫体长、前翅长、前翅宽、头宽、前胸背板宽、喙长、鼓膜长度以及宽度等进行测量和统计分析,比较不同采集地样本的形态学差异。各形态特征测量值单因素方差分析均无显著差异(P值均大于0.05),表明各种群在外部形态上未形成明显分化。2.对不同海拔生境蟪蛄雄性的鸣声进行录音,并采用相关声学软件进行分析,结果表明:(1)秦岭地区蟪蛄鸣声时域范围为15~30 s,主频(或能量分布)范围为7000~10000Hz。(2)蟪蛄完成一次鸣叫包含若干个脉冲组,一个脉冲组可分为Part a、Part b、Part c三个阶段,三个阶段的脉冲重复频率(PRFa、PRFb、PRFc)和持续时间(Ta、Tb、Tc)均值分别是421.23±24 Hz、536.16±32 Hz、480.15±34 Hz和0.11 s、15.57 s、3.35 s;载波主频MF均值为9080.45 Hz。(3)秦岭南坡佛坪、凤县两个种群鸣声间无明显差异(P0.5),北坡周至黑河、周至竹峪、眉县三个种群鸣声之间也没有明显差异(P0.5)。但南坡种群与北坡种群鸣声间差异明显,南坡种群的单个脉冲组的脉冲重复频率(PRF)明显低于北坡种群,南坡种群脉冲组中的Part b平均持续时间(Tb)明显高于北坡种群。另外,各种群鸣声的Part a、Part b、Part c脉冲重复频率随海拔升高而降低,但Part b持续时间随海拔升高而变长,表明秦岭南种群与北坡种群的声音信号产生了一定分化。3.基于线粒体基因COI、COII、Cytb和核基因EF-1?、ITS1,对秦岭不同海拔生境的7个蟪蛄种群进行了研究。利用最大似然法、贝叶斯法构建的基因树表明:(1)基因树产生2个分支,秦岭南坡的3个种群聚为一支,北坡的4个种群聚为一支,但南坡种群间及北坡种群间均未再形成单独分支。(2)联合基因计算得出的南坡种群之间及北坡种群之间的遗传距离均为0,但南坡种群与北坡种群之间遗传距离为0.001~0.025,遗传距离未达到种间水平,这表明秦岭南坡种群与北坡种群产生了显著分化,但南坡种群之间及北坡种群之间均尚未形成明显分化。(3)核基因EF-1?片段在蟪蛄种内遗传变异较为保守,不适合用于蝉科昆虫的种下单元遗传分化研究。
【关键词】：蝉科 生境 生物声学 形态学 分子系统学
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S433
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 前言11-12
• 第一章 文献综述12-19
• 1.1 秦岭自然地理概述12
• 1.2 蟪蛄外部形态特征研究12
• 1.3 蝉科昆虫生物声学概述12-16
• 1.3.1 蝉科昆虫鼓膜发音器的发音机制12-13
• 1.3.2 鸣声类型及功能13-14
• 1.3.3 鸣声在蝉科昆虫物种分类及分子系统发育研究中的应用14-15
• 1.3.4 蟪蛄的鸣声概述15-16
• 1.4 昆虫分子系统学研究概述16-17
• 1.5 本研究的目的与意义17-19
• 第二章 材料与方法19-31
• 2.1 研究材料19-21
• 2.2 实验试剂与设备21-22
• 2.2.1 实验使用的主要试剂21-22
• 2.2.2 实验设备及工具22
• 2.3 研究方法22-31
• 2.3.1 标本制作和形态学测量22-23
• 2.3.2 蟪蛄生物声学研究方法23-24
• 2.3.3 蟪蛄种群遗传分化研究方法24-31
• 第三章 结果与分析31-58
• 3.1 蟪蛄雄性成虫形态特征分析31-43
• 3.1.1 不同蟪蛄种群雄性成虫体长的方差分析31-32
• 3.1.2 不同蟪蛄种群雄成虫翅长的方差分析32-34
• 3.1.3 不同蟪蛄种群雄成虫翅宽的方差分析34-35
• 3.1.4 不同蟪蛄种群雄成虫头宽的方差分析35-37
• 3.1.5 不同蟪蛄种群雄成虫前胸背板宽的方差分析37-38
• 3.1.6 不同蟪蛄种群雄成虫喙长的方差分析38-40
• 3.1.7 不同种群蟪蛄雄成虫鼓膜长的方差分析40-41
• 3.1.8 不同蟪蛄种群雄成虫鼓膜宽的方差分析41-43
• 3.2 蟪蛄生物声学结果与分析43-51
• 3.2.1 蟪蛄的鸣声结构43-44
• 3.2.2 不同种群鸣声的声学特性44-49
• 3.2.3 不同种群鸣声的声学特性比较49-51
• 3.3 蟪蛄种群分化分析与结果51-58
• 3.3.1 序列成分分析与碱基含量51-52
• 3.3.2 基于Kimura2-parameter（K2p）的遗传距离52
• 3.3.3 系统发育树的构建52-58
• 第四章 结论与讨论58-61
• 4.1 结论58
• 4.2 讨论58-61
• 4.2.1 蟪蛄不同种群的鸣声特征58-59
• 4.2.2 生境特性及其对蟪蛄种群分化的影响59-60
• 4.2.3 基于线粒体及核基因片段对蟪蛄种群分化的探讨60-61
• 参考文献61-66
• 致谢66-67
• 作者简介67

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本文编号：604286