基于形态和分子特征的江西长小蠹亚科系统分类学研究

发布时间：2020-09-07 15:23

　　长小蠹亚科Platypodinae隶属于鞘翅目Coleoptera象甲科Curculionidae。长小蠹通常又称为食菌小蠹或针孔小蠹。虽然该亚科昆虫具有重要的生态和经济意义,也是重要的检疫对象。但我国长小蠹亚科的系统分类学研究显著滞后,中国大陆地区共记录21种,江西仅已知1种。本文以江西境内采集的长小蠹亚科昆虫标本为研究材料,对长小蠹亚科昆虫进行系统的分类学研究。通过查阅文献、视检标本进行形态分类学研究,详细描述江西长小蠹亚科昆虫16种,编制分属检索表;利用线粒体COI基因片段,探究DNA条形码鉴定江西长小蠹亚科昆虫的的可行性和准确性;利用5个分子标记基因,分析江西长小蠹亚科昆虫的系统发育关系。研究结果如下:1.通过对采于江西境内长小蠹亚科标本进行形态分类学研究。共发现16种长小蠹,其中包括3个新种(毕氏异胫长小蠹Crossotarsus beaveri sp.n.、凹额长小蠹Platypus cavatus sp.n.、九连山长小蠹Platypus jiulianensis sp.n.),2个中国新记录种(韦氏长小蠹Platypus vethi、纤细离足长小蠹Diapus minutissimus),3个中国大陆新记录种(台湾异胫长小蠹Crossotarsus sauteri、泰国长小蠹Platypus levannongi、截尾离足长小蠹Diapus truncatus),6个江西新记录种(端异胫长小蠹Crossotarsus terminatus、芦苇长小蠹Dinoplatypus calamus、黄拱截尾长小蠹Dinoplatypus flectus、山楂长小蠹Platypus contaminatus、中华长小蠹Platypus sinensis、锥尾长小蠹Treptoplatypus solidus)。同时还提供了物种的形态特征、寄主、分布、雌雄成虫图片等信息。2.在形态鉴定的基础之上,利用江西长小蠹亚科昆虫的线粒体COI基因序列进行江西长小蠹DNA条形码研究。结果表明:该基因片段长658bp,无碱基的插入和缺失,长小蠹亚科种间的遗传距离介于0.154 0.319,平均遗传距离为0.214,种内的遗传距离介于0 0.021,平均遗传距离为0.006,不同地理种群之间无明显差异,且种间的遗传距离是种内的35.7倍,说明COI基因的该片段能用以区分不同长小蠹。基于COⅠ序列构建的NJ树和ML树拓扑结构相似,同一物种聚为同一支,且分支自展值均为100%。说明利用DNA条形码进行长小蠹亚科昆虫分类鉴定具有可行性和准确性。3.对江西长小蠹亚科昆虫的5个分子标记基因(COI、28S、EF-1a、Argk、CAD)进行测定,基于最大似然法和贝叶斯法,对单个基因以及联合5个基因分别构建系统发育树,进行江西长小蠹亚科分子系统发育研究。结果表明:单个不同分子标记基因之间的ML树和BI树的拓扑结构和分支节点的支持率略有差异,而5个基因联合构建的ML树和BI树的拓扑结构更相似,分支节点支持率更高。整个系统发育树显示长小蠹亚科的族级聚类和形态分类系统相符;属级种类聚类混乱,交叉成支;而种级聚类清晰,同种长小蠹聚为单独一支。分子系统发育树和形态分类学之间存在差异,尤其是属级类聚类混乱,交叉成支,故需要增加更多的样本数据和标记基因,同时结合形态分类学的修订,用以验证和修订其系统发育树。
【学位单位】：江西农业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：S763.38
【部分图文】：

模式图,模式图,小蠹

Fig. 1.1 Dorsal view of Platypodinae1.1.2 生物学食菌性：绝大多数的长小蠹是以真菌为食，因此它们和食菌类小蠹亚科昆虫被称为食菌小蠹[11]。除 Schedlarius 的某些种类以外，其余的长小蠹都是在木质部内成生活史，且其幼虫和成虫以共生真菌作为重要的食物来源[10;12]。新羽化的成虫在离原虫道之前，会有利用储菌囊收集原虫道的真菌孢子[13 15]；挖掘新的虫道以后，虫会将携带的共生真菌的孢子接种到新虫道内，先利用自身的氮源使其生长，随后利用寄主木材的营养来培植真菌，这些真菌是长小蠹幼虫唯一的食物来源，若不能虫道内培植真菌，长小蠹则无法完成其生活史。长小蠹和这些真菌之间的共生关系故这些真菌被称为长小蠹的共生真菌。这些共生真菌依靠长小蠹传播和扩散，而它对长小蠹来说是重要的食物来源。这些真菌的菌丝为长小蠹提供蛋白质、氨基酸、固醇和其他重要的氮化合物，而长小蠹本来是不能通过直接分解木材来获得这些营物质的[16; 17]。长小蠹的食菌性在某些特殊情况下，会使其成为某些植物病原菌的媒介昆虫，成寄主植物死亡。例如：在日本，由栎长小蠹 Platypusquercivorus 和其携带的共生Raffaelea quercivora 导致当地大量栎树患枯萎病[18 19]；在韩国，韩国长小蠹 Platyp

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11图 2.1 江西长小蠹亚科昆虫采集地点Fig. 2.1 The sampling sites of Platypodinae in Jiangxi Province2.2 结果本研究在江西省共采集到长小蠹亚科昆虫 100 余份标本，成虫 1000 余只。整理、鉴定后，目前共发现江西长小蠹亚科昆虫 16 种，隶属于 2 族（合叶长小Platypodini 和离叶长小蠹族 Tesserocerini），6 属（异胫长小蠹属 Crossotarsus、截小蠹属 Dinoplatypus、截面长小蠹属 Peroplatypus、长小蠹属 Platypus、锥尾长小

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图 3.1 江西长小蠹亚科 COI 基因基于邻接法（NJ）系统发育树Fig 3.1 COI Neighbor Joining tree of Platypodinae in Jiangxi Province注：△：江西以外的长小蠹标本；△：Specimen collected out of Jiangxi Province .34

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