旗腹蜂类比较线粒体基因组学及系统发育研究

膜翅目主要类群间的系统发育关系一直是学术界备受关注的研究课题。然而，大量基于形态特征和分子标记的研究在膜翅目细腰亚目主要类群间系统发育关系上仍然存在较大争议。近些年来逐渐发展起来的线粒体基因组信息在解决动物高级阶元系统发育关系时表现出了巨大的潜力。本研究以细腰亚目中旗腹蜂类5总科8科为研究对象，测定和注释10个代表性种类的线粒体基因组序列，通过比较基因排列、碱基组成、基因二级结构和进化速率等特征，明确该类群线粒体基因组的进化方式与机制，在此基础上深入挖掘和利用线粒体基因组中包含的各类分子标记，构建旗腹蜂类主要类群的系统发育关系，明确旗腹蜂类的单系性及其在细腰亚目中的位置。本项目立足于首先解决位于细腰亚目基部位置且争议最大的旗腹蜂类的系统发育关系，从而推进细腰亚目主要类群系统发育关系的研究，预期结果同时为研究膜翅目类群的起源、多样性和寄生行为等生物学习性的演化等提供科学依据。

旗腹蜂类Evaniomorpha是膜翅目细腰亚目中一类寄生蜂的统称。传统意义上的旗腹蜂类包括钩腹蜂总科Trigonalyoidea (钩腹蜂科Trigonalyidae)、巨蜂总科Megalyroidea (巨蜂科Megalyridae)、旗腹蜂总科Evanioidea (旗腹蜂科Evaniidae、举腹蜂科Aulacidae和褶翅蜂科Gasteruptiidae)、分盾细蜂总科Ceraphronoidea (大痣细蜂科Megaspilidae和分盾细蜂科Ceraphronidae)和冠蜂总科Stephanioidea (冠蜂科Stephanidae)。在膜翅目系统发育关系的研究中旗腹蜂类的单系性一直是不同学者们争论的焦点。线粒体基因组因其基因组成稳定、基因排列相对保守、普遍为母系遗传、极少发生重组等优势而被广泛应用于进化与系统发育分析研究。本项目对膜翅目12个种的线粒体基因组进行了测序与基因组注释，并利用基因组信息构建系统发育树，探讨了膜翅目内部尤其是旗腹蜂类的系统发育关系。研究发现膜翅目基因的重排以tRNA为主，蛋白编码基因和rRNA基因的重排只发生在少数种类中。膜翅目线粒体基因组的A+T含量都较高，且控制区的长度差异较大。基于11个蛋白编码基因核苷酸序列的第1和2位密码子（Pos12）构建的系统发育树与形态学研究得到的拓扑结构更一致。褶翅蜂科、举腹蜂科和旗腹蜂科构成单系，即旗腹蜂总科，巨蜂科和钩腹蜂科构成单系后又与姬蜂总科Ichneumonoidea构成并系，以上两个大的类群之间又互为姐妹群关系。冠蜂科与大痣细蜂科构成单系，(小蜂总科Chalcidoidea+细蜂总科Proctotrupoidea)与缘腹细蜂科Scelionidae构成并系，以上两大类群之间又互为姐妹群关系。（（（巨蜂科+钩腹蜂科）+姬蜂总科）+旗腹蜂总科）与针尾部Aculeata构成姐妹群关系。研究结果支持针尾部的单系性，支持旗腹蜂总科的单系性，但旗腹蜂类是并系群。