弹尾纲长角跳亚科的整合系统学研究

Entomobryinae has the greatest diversity in species and morphology within Entomobryidae (Collembola), and is of important systematic values. However, its morphological taxonomy suffers many difficulties particularly in the use of controversial characters; its phylogeny remains unresolved. This project plans to employ the integrative multisource data to study the taxonomy and phylogeny of Entomobryinae based on adequate sampling. To recognize the reliable taxonomic units of species, this study will delimit species integrating data of morphology, nuclear/mitochondrial genes, and geography, and will explore available practical workflows, such as data disciplines and analytical methods, and delimitation criteria. The project will assess the monophyly of main genera and reconstruct the phylogeny of Entomobryinae by integrating adult and juvenile data and molecular sequences (nuclear markers, mitochondrial genomes), and further investigate the transformation of important morphological characters upon phylogeny. The present study has the important theoretical and practical significance in understanding the taxonomy, phylogeny and evolution of Entomobryinae, and provides the scientific exemplar in systematics of Collembola for the coming work.

长角[虫兆]亚科是弹尾纲长角[虫兆]科中物种、形态多样性最高的亚科，具有极为重要的系统学研究价值。然而，该亚科的形态分类研究目前遇到了很多瓶颈，对于形态特征的理解充满争议；该亚科内部的系统发育至今没有可靠、全面的解析。本项目基于前期积累，对长角[虫兆]亚科下各类群全面取样，在整合思路指导下，依据多方面数据来源，研究该亚科的分类和系统发育。本研究将综合运用形态、核/线粒体基因、地理分布信息等多种数据界定物种，探索适用数据类型及分析方法、物种界定标准等实际操作方案，确保可靠的跳虫物种单元。同时，项目将联合成、幼体的形态特征、核基因和线粒体基因组数据，分析长角[虫兆]亚科代表属的单系性和系统发育，并探索该亚科关键形态特征的演化模式。本研究对于促进长角[虫兆]跳亚科的物种分类水平，理解其系统发育和演化历史等方面具有重要的理论和实践意义，项目成果也为今后弹尾纲的系统学工作提供科学的示范作用。

长角䖴亚科作为弹尾纲长角䖴科中物种、形态多样性最高的亚科，该亚科的形态学分类研究和内部的系统发育关系至今尚存在争议。本项目选取长角䖴亚科中主要的类群来研究它的分类和系统发育。我们建立了一套基于形态、核基因和线粒体基因数据，采用单基因（ABGD、GMYC、PTP）和多基因（BPP）等多种分析方法进行DNA分类，综合多条证据的弹尾纲整合分类流程。基于该流程，我们成功的界定了7个跨越地理位置的泰国洞穴Coecobrya种群和Dicranocentrus种团（species complex）中的四个物种。与此同时, 我们利用38种代表物种的一龄和早期胚后发育信息，详细比较了背板毛序在胚后发育过程中不同龄期间的形态、数量以及位置变化，以及对20个物种低龄期的下唇毛序（不包括下唇须护卫毛）进行了观察，明确了它们的同源性。这些研究再次强调了准确的识别跨物种毛序同源性的重要性，特别是在长角䖴科属间建立胚后发育同源性研究非常重要。除了传统的多个分子标记，我们提出了一种新的基于illumina全基因组测序的分析流程，可以从低测序深度的基因组数据中快速从头组装、注释基因组，并使用一系列计算效率高的生物信息学工具来设计、提取常用的系统发育基因组标记。新设计的弹尾纲基因组标记和传统的多个分子标记以及形态学数据的系统发育重建，建立了长角䖴亚科内部主要类群及代表属的系统发育框架。在该项目基金的支持下，目前已发表相关论文19篇，其中SCI论文14篇。