世界扁蜡蝉科系统发育与生物地理学研究

Tropiduchidae (Hemiptera: Fulgoroidea), with their complicated morphological diversity and typical southern hemisphere distribution, are ideal subjects for comparative morphology and verifying geological events. The positions of this family and its genus (species) constantly change in preexisting taxonomy system, making it a difficult scientific problem in constructing phylogenetic relationships in Fulgoroidea. Based on previous phylogenetic study on Tropiduchidae from Oriental region, employing microscopic and ultramicroscopic morphology research technology, this project aims at defining this family accurately by taxonomic revision, comparative morphology, phylogeny and biogeography study. This project also includes completing the database of morphological characters, reconstructing evolutionary relationships between Tropiduchidae and related families based on morphological data, clearifying the phylogenetic relationships among higher categories in this family, establishing geographic distribution of database, and depicting geological distribution using GIS technology and explaining the reasons for this distribution. The results of this project will solve some long-term ambiguity associated with this Tropiduchidae study, providing crucial basis for a more reasonable classification system, as well as making China’s taxonomical study of Tropiduchidae into world-leading level.

扁蜡蝉科隶属于半翅目蜡蝉总科，该类昆虫形态结构复杂且呈典型的南半球分布，是开展比较形态学和验证地质历史事件的理想对象。在蜡蝉总科不同分类体系中，该科及其内部属（种）的系统地位时常发生变化，使其成为蜡蝉系统发育关系构建中难以解决的科学问题。本项目在前期东洋界扁蜡蝉系统学研究基础上，采用显微与超显微形态学研究技术，开展对世界扁蜡蝉科的分类修订、比较形态学、系统发育和生物地理学研究，以期准确界定扁蜡蝉昆虫；构建完善的扁蜡蝉形态特征数据库；基于形态数据，对扁蜡蝉科及相近类群的系统演化关系进行重建；明确扁蜡蝉科在蜡蝉总科中的系统地位，阐明扁蜡蝉科内部阶元的系统发育关系；建立世界扁蜡蝉科物种地理分布数据库，利用GIS技术制作地理分布图，确定特有分布区，解释该类昆虫分布格局的成因。研究成果将解决长期困扰蜡蝉总科研究的难题，为合理制定蜡蝉总科分类系统提供重要依据，使我国的扁蜡蝉科分类研究达到世界领先水平。

本项目对世界扁蜡蝉科物种进行了分类、形态比较、系统发育及地理分布研究，取得如下进展：分类修订工作：赴9省16地（包括10余个保护区）采集标本6000余号；检视国内外6家博物馆标本，共计1500余号400余种；借阅标本742号，其中模式标本和定名标本共384头；获赠扁蜡蝉标本100余号，16种；建立1新族，3新属，6新种（其中1化石新属新种）；编制扁蜡蝉族分属检索表；构建578种世界扁蜡蝉科物种数据库。比较形态学研究：运用超显微、Micro-CT等前沿技术，对扁蜡蝉重要形态特征进行系统观察，完成拍摄标本100余头（模式：20余头），照片5000余幅；首次定义短翅型并提出长翅型概念；制定了蜡蝉总科翅脉识别标准；以斑衣蜡蝉为模式物种，比较各龄期头部感器数量、类型、分布；提出板型感器在蜡蝉总科中的5种类型，并对其演化趋势进行推测，其可为科级分类、系统学研究提供新依据。生物学研究：明确Duriopsis寄主为亮叶水青冈；首次在扁蜡蝉体表采获1种寄生螨类；发现Pseudoparicana具有栖息于苔藓植物的习性，并观察到其雌性借助发达的产卵瓣，在木板中掘开缝隙并产卵的现象；明确了我国北方斑衣蜡蝉的存活时间、产卵地选择等关键生活史信息。系统学研究：筛选68个重要特征，构建了扁蜡蝉科中最大的扁蜡蝉族的系统发育树，首次对该族进行了科学界定，明确了属间关系；遴选出60个特征，重建了扁蜡蝉科系统树，验证了该科的单系性，明确了其翅脉的共有衍征，基本解决了该科长期无法定义的问题。生物地理学研究：用ArcView软件分析扁蜡蝉世界分布，侧重扁蜡蝉族，将其划分为6个类型；发现新喀里多尼亚的特有单型属Montrouzierana的分布与其为多食性物种，在近代辐射且与该岛植物相适应相关；在新热带界发现Augilini族化石新记录属；建立了Caliscelidae在冈瓦纳大陆的间断分布格局的3种假说。发表论文SCI论文7篇，其中ESI论文1篇，TOP5%论文2篇，发表国际会议摘要3篇，当选为国际学会国际协调人，获中科院与波兰科学院的院际合作项目2项，获省部级奖项1项。