五倍子蚜分子系统地理学及其与第一和第二寄主植物之间的协同进化

五倍子蚜共6属12种，除北美分布一单属种外，其余均分布在东亚，属典型的东亚北美间断分布格局；五倍子蚜对食物的专化性很强，其第一寄主仅为漆树科盐肤木属5种植物，第二寄主为苔藓类7科植物，三者之间已经形成了稳定的蚜-树-藓生物群落。在前期研究基础上，本项目拟选用mtDNA全基因组和核DNA LWR、EF1、Wingless和Histone H3 基因以及28S D2-D10、ITS1区序列为标记，建立五倍子蚜所有种类系统发育关系，并进行分歧年龄估计，探讨其起源和进化路径以及东亚北美间断分布格局形成的机理；结合生物信息学方法，与基于cpDNA和核DNA基因序列建立的第一寄主盐肤木和第二寄主苔藓分子系统发育关系及分歧时间分别进行比较分析，确定蚜虫与寄主之间的协同进化模式，检测专性寄生昆虫与寄主植物之间是否经历了相同的迁移路径而形成目前的分布格局，深入探讨其协同进化机制。

五倍子蚜共有6属12种，除北美分布一单属种外，其余均分布在东亚，属典型的东亚北美间断分布格局；五倍子蚜对食物的专化性很强，其第一寄主仅为漆树科盐肤木属5种植物，第二寄主为苔藓类7科植物，三者之间已经形成了稳定的蚜-树-藓生物群落。在前期研究的基础上，本项目测定mtDNA全基因组和核DNA EF1-基因序列，建立五倍子蚜所有种类系统发育关系，并进行分歧年龄估计，探讨其起源和进化路径以及东亚北美间断分布格局形成的机理；与基于cpDNA和核DNA基因序列建立的第一寄主盐肤木和第二寄主植物苔藓分子系统发育关系及分歧时间分别进行比较分析，检测其协同进化模式。.线粒体DNA基因和核DNA EF1-基因序列建立的五倍子蚜系统关系强烈支持五倍子蚜类群的单系性和6个属的分类体系；圆角倍蚜属的圆角倍蚜没有与该属的倍花蚜和红倍花蚜聚在一起，而是与倍蚜属的角倍蚜和倍蛋蚜紧密相聚；Melaphis rhois 是唯一分布在北美的一个单属种，与铁倍蚜属的两个种聚在一起，说明他们可能从共同的祖先同时进化而来，经历了一次极快的辐射进化。.全线粒体DNA基因组分析不仅支持各个属的单系性，而且强烈支持属间关系：(圆角倍蚜属, ((铁倍花蚜属, 倍蚜属), (Melaphis, (铁倍蚜属, 小铁枣蚜属))))，倍蚜虫的聚类关系与寄主植物没有严格的对应关系，且有些倍蚜虫可以寄生于不止一种盐肤木种，结合时间关系比较认为二者没有共同物种形成事件发生，且其祖先肯定经历过寄主转移现象；Melaphis rhois 是唯一分布在北美的一个单属种，与铁倍蚜属聚在一起，说明其起源于东亚。分歧时间估计分析说明五倍子蚜在中新世起源于东亚，其东亚北美间断分布是通过白令海峡大陆桥形成的；而其第一寄主植物盐肤木起源时间晚于倍蚜虫，且起源于北美；结合第二寄主植物的分歧时间和分布，推测改类群协同进化体系的形成可能更多的来自于地质和气候条件的影响。.对角倍蚜、肚倍蚜和美国类群遗传多样性分析，结果发现角倍蚜五峰种群虫源为优良品系，肚倍蚜枣铁亚种和美国种类不同种群之间的遗传变异较大，且TCS网络图没有节点，分析该类群为几个不同的种或亚种。.五倍子蚜第二寄主植物为苔藓类50个种，时间估计分析其起源于白垩纪，或者更早时期，明显早于倍蚜虫，而且这些种类广泛分布在北半球，推测蚜虫进化不仅受第一寄主植物影响，也与盐肤木和苔藓植物同时发生密切相关。