趾铁甲潜叶昆虫与寄主植物谱系对应格局及形成机制

Herbivorous insect is the most diverse taxon on our planet earth. Cophylogeny analysis may reveal the extant associations and common evolutionary histories between insects and plants, which could help our understanding on biodiversity formation and community evolution. Leaf-mining insects are highly specialized on their host plants, thus become model systems to study insect-plant interactions. In this project, we will build multi-gene phylogenetic trees of Dactylispa leafminers and host plants respectively. Then, we will adopt the even-based cophylogenetic methods, to discuss the effects of different evolutionary events such as cospeciation, host shift, sorting, duplication and inertia on their phylogenetic congruence. We will also combine global-fit cophylogenetic methods and morphological, biogeographical and ecological characteristics to analyze the variation laws of Dactylispa-plant congruence along a core-periphery distribution gradient, and to reveal the mechanisms and influencing factors of their congruent patterns. Coevolutionary relationships between insects and their host plants are hot topics in evolution ecology and biodiversity. Using Dactylispa as an example, our study on phylogenetic relationship between leafminers and host plants, and the analyses of morphological adaptation and species differentiation of leaf-mining insects on different host plants, will facilitate our understanding of their coevolution mechanism, and better address the development of herbivorous insect diversification and insect-plant community evolution.

植食性昆虫是地球上物种数最多的生物类群。协同谱系分析可揭示昆虫与植物的现存关系和共同进化历史，有助于深入理解生物多样性的形成和生物群落的进化。潜叶昆虫专化性高，是研究昆虫—植物相互作用的模式系统。本项目拟应用多基因序列分别构建趾铁甲潜叶昆虫和寄主植物的谱系树；应用基于事件的协同谱系分析方法，探讨协同成种、寄主转移、分选、重复、惰性等进化事件对两者谱系对应性的影响；应用整体拟合的协同谱系分析方法，结合形态特征、生物地理、生态特征，解析趾铁甲与寄主植物的谱系对应关系在其分布区核心—边缘的变迁规律，揭示两者谱系对应格局的形成机制及影响因素。昆虫与寄主植物的协同进化关系是进化生态学和生物多样性领域的热点问题。利用趾铁甲研究潜叶昆虫—寄主植物的谱系关系，解析不同寄主植物上潜叶昆虫的形态适应和物种分化，可望进一步理解这两大生物类群间的协同进化机制，深化对植食性昆虫多样化机理和昆虫—植物群落进化的认识。

植食性昆虫是地球上物种数最多的生物类群。协同谱系分析可揭示昆虫与植物的现存关系和共同进化历史，有助于深入理解生物多样性的形成和生物群落的进化。潜叶昆虫专化性高，是研究昆虫—植物相互作用的模式系统。本项目利用趾铁甲研究潜叶昆虫—寄主植物的谱系关系，解析不同寄主植物上潜叶昆虫的形态适应和物种分化。结果发现：（1）相比单基因构树，多基因联合构树能更好地解析趾铁甲的谱系关系；（2）多基因联合构树能更好地解析寄主植物的谱系关系；（3）多基因联合构树能更好地解析趾铁甲与寄主植物的谱系对应关系；（4）重复和协同成种为形成两者谱系对应关系的主要进化事件；（5）成虫体型似乎能够支持趾铁甲亚属的划分；（6）寄主植物关系只能部分解释趾铁甲的亚属间关系；（7）中国龟甲亚科昆虫族、属、种的丰富度以及趾铁甲种数，总体呈现从南部核心区到北部边缘区逐渐减少的趋势；（8）中国龟甲亚科昆虫的三个地理聚类群与我国三大植被带存在明显的一致性；（9）赣南龟甲亚科昆虫的发生存在时空生态位分化；（10）潜叶昆虫肠道微生物组成是否与昆虫谱系、寄主植物或者取食部位相关，需要进一步研究。昆虫与寄主植物的协同进化关系是进化生态学和生物多样性领域的热点问题，本研究有助于进一步理解这两大生物类群间的协同进化机制，深化对植食性昆虫多样化机理和昆虫—植物群落进化的认识。