海南岛环毛类蚯蚓的种群遗传分化与系统发生地理学研究

Earthworm is not only important in ecology, environment and medicine, but also the hotspot in studying population genetic differentiation and phylogeography because of its weak dispersal ability and the early origin. We analyzed the phylogenetic relationship of pheretimoid earthworms in Hainan Island at species level in our previous work and hypothsized that the evolutionary history of earthworm may correlate with the paleogeography of Hainan Island. However, the analysis at species level could not illuminate accurately the population genetic differentiation at the small regional scale such as the island. In order to verify our hypothesis, we plan to firstly make a comprehensive understanding of earthworm biodiversity and their geographical distribution in Hainan Island. Secondly, population genetic differentiation and phylogenetic relationship of pheretimoid earthworms in Hainan Island will be analyzed at population level. The population differentiation time will be calculated based on Theory of Molecular Clock. Finally, earthworm genetic differentiation and dispersal will be analyzed with the paleogeography of Hainan Island in order to clarify the evolutionary history of pheretimoid earthworms in this island. This project provides scientific significance with understanding the geographical origin and evolutionary history of Hainan earthworms. And it is also able to be the foundation for further research on the origin, evolution and genetic diversity of Megascolecidae.

蚯蚓不仅有重要的生态、环保和药用价值，其主动扩散能力弱及起源较早等特点也使其成为研究种群遗传分化和系统发生地理学的热点。前期工作中，我们从物种水平分析了海南岛环毛类蚯蚓的系统发育关系，并推测“该岛蚯蚓的进化历程与其古地理事件可能有很大联系”。但对于岛屿这样的小区域尺度来讲，物种水平的分析不足以准确地阐述物种种群遗传分化的时空联系。基于此，本研究将在全面了解海南岛蚯蚓物种多样性及其地理分布格局的基础上，从种群水平研究海南岛环毛类蚯蚓的遗传分化和系统发育关系，依据分子钟理论计算种群分化时间，探讨古地理事件影响下，海南岛环毛类蚯蚓种群遗传分化和扩散规律，以期阐明海南岛环毛类蚯蚓的进化历程。这不仅对加深了解海南岛蚯蚓物种地理起源与演化具有重要理论意义，也为今后进一步研究巨蚓科蚯蚓起源、演化和遗传多样性奠定了基础。

蚯蚓不仅有重要的生态、环保和药用价值，其主动扩散能力弱及起源早等特点也使其成为研究种群遗传分化和系统发生地理学的热点。前期工作中，我们从物种水平分析了海南岛环毛类蚯蚓的系统发育关系，并推测“该岛蚯蚓的进化历程与其古地理事件密切相关”。但对岛屿区域尺度来讲，物种水平的分析不足以准确阐述物种种群遗传分化的时空联系。基于此，本研究在全面了解海南岛蚯蚓物种多样性及其地理分布格局的基础上，以海南岛3种广泛分布的环毛类蚯蚓：黎母山远盲蚓、垫状远盲蚓和不稳远盲蚓为代表，从种群水平研究该岛蚯蚓的遗传分化和系统发育关系，依据分子钟理论计算种群分化时间，探讨古地理事件影响下，海南岛环毛类蚯蚓种群遗传分化和扩散规律，并推测海南岛环毛类蚯蚓的进化历程。研究过程中，我们发现并描述了9个新物种。同时，研究结果表明：（1）海南岛陆栖蚯蚓共121种，分属于8个属和4个科。其中巨蚓科蚯蚓占95.8%，巨蚓科中远盲蚓属蚯蚓占88.8%，腔蚓属蚯蚓占9.5%。在这121种蚯蚓物种中，有106种仅分布在海南岛，其中18种物种在海南岛有2个以上种群；（2）从COI基因单倍型数、单倍型多样性指数、核苷酸多样性指数和平均核苷酸差异数来看，垫状远盲蚓的遗传多样性最高，不稳远盲蚓次之，最后是黎母山远盲蚓；（3）黎母山远盲蚓、垫状远盲蚓和不稳远盲蚓的不同种群分别在大约63万-75万年前、125万-150万年前和700万-800万年前开始分化，且黎母山远盲蚓从海南岛中南部沿南渡江和昌化江向四周扩散，垫状远盲蚓从白沙扩散至琼中地区，不稳远盲蚓则从五指山扩散至吊罗山和尖峰岭地区；（4）结合海南岛的古地理历史学资料推测，蚯蚓从高海拔地区向低海拔地区扩散的趋势，可能与海南岛在渐新世到更新世时期的火山喷发、地震频繁等地质事件有关。该研究结果不仅对加深了解海南岛蚯蚓的地理起源与演化具有重要的理论意义，也为今后进一步研究我国蚯蚓的起源、演化和遗传多样性奠定基础。