基于形态特征和线粒体基因组的中国蝽科系统发育研究（半翅目：蝽总科）

Pentatomidae is a large family in Hemiptera Pentatomoidea. Most species of this family are phytophagous insects. They are important pests of agriculture and forest. Asopinae are all predatory insects, and they are important natural enemy insets that can be used in biocontrol of pests. So, insects of Pentatomidae are very important in economy. However, there are lots of debates about the phylogenetic relationships of subfamilies and genera in the systematics of Pentatomidae all the times. Former researchers have discussed it from the aspects of external morphological characters, eggs’ characters, chromosome characters and so on. But no consentaneous opinions have being obtained. In this project, 45 respective species which belong to four subfamilies in Pentatomidae will be taken as research objective. The morphological characteristics and mitochondrial genomes research will be studied on Pentatomidae phylogeny genomics research. It not only analyze the insects mitochondrial genome diversity and evolutionary, but can also be used to explore the phylogenetic relationship among 4 subfamilies. It also be combined with fossil evidence to calculate its evolutionary divergence time. This is very important in understanding the feeding habits and the origin and evolution of Pentatomidae.

蝽科隶属于半翅目蝽总科，大多数为植食性种类，是重要的农林害虫，其中益蝽亚科为捕食性种类，是重要的天敌昆虫和生物防治的利用对象，因此，该科昆虫具有十分重要的经济意义。在系统学方面，蝽科各个亚科及亚科内各族、属阶元的系统发育关系一直存在着较大的争论，目前已从传统形态分类、卵形态特征、染色体等方面进行过探索，各家意见不一。本研究拟选用中国蝽科4亚科45属45代表种为研究材料，开展基于形态特征和线粒体基因组的中国蝽科系统发育学研究，不仅可以全证据分析该类昆虫线粒体基因组多样性及进化规律，而且还能利用基因组数据，更好的探讨蝽科的系统发育关系，并结合化石证据推算各亚科的进化分歧时间，对理解蝽科昆虫的起源、演化方式及不同食性具有重要的理论意义。

蝽科是半翅目中数量和物种多样性比较高的科之一，已知43族660属，9个亚科，是许多重要的农林害虫；大部分益蝽亚科昆虫为捕食性，可以捕食鳞翅目鞘翅目等的幼虫，为重要的天敌昆虫。该科的系统发育长期以来一直处于混乱状态，尤其是高级阶元的进化关系缺乏全面的认识与共识。本项目利用高通量测序方法完成了蝽科4亚科90个物种的测定，同时选取了蝽科55个l类群的40个形态特征进行了系统发育研究。比较线粒体基因组的结果显示，蝽科22 个 tRNA基因的碱基组成中，多数种表现 AT正偏斜，所有种表现 GC正偏斜；2 个 rRNA基因碱基组成中所有种均表现 AT 负偏斜和 GC 正偏斜。蝽科昆虫tRNA 比 rRNA基因的二级结构保守。系统发育结果显示tRNA 和 rRNA基因可以用于蝽科昆虫的系统发育研究。基于蝽科高级阶元的系统发育分析推测蝽科的演化发展历程从中生代白垩纪贯穿到新生代第四纪。在高级阶元中，对于蝽科的分化时间为123.27 Ma，植食性的蝽亚科中的Aeschrocorini分化时间最早，为110.33Ma，而Asopinae分化时间较晚为72.09 Ma，也表明了蝽类物种由广泛的植食性，经过时间的推移，一部分转化为捕食性。基于形态和线粒体基因组的系统发育结果显示：益蝽亚科和短喙蝽亚科的物种可以很好地各自聚为一支，但是两个亚科均位于蝽亚科的内部分支中。舌蝽亚科和蝽亚科均为并系群。蝽亚科族级阶元的系统发育关系较为混乱，很多族的单系性得不到支持。同时，结果也显示传统上用于蝽科分类的一些形态学鉴别特征在系统发育背景下，需要被重新考虑和评估。基于线粒体基因组的研究可以为蝽科的系统发育提供一个框架，后续项目需要选择更多的分类单元，不同的分子数据分析方法以及更合适的形态特征。本项目还揭示了线粒体基因组在分析物种的系统进化、起源演化的研究中具有重要的价值。