稻弄蝶属昆虫的物种分化和谱系地理学研究

Skippers of the genus Parnara (Lepidoptera: Hesperiidae) include some major pests of rice plants. Because of the simplicity and resemblance of wing markings and male genitalia among species as well as intra-specific individual variation, classification based on morphology is really confused, and some species are extremely difficult to identify. Now, major problems include conflicts in the distinction of some species and uncertain intra-specific relationship and phylogeographic pattern. Those problems hinder precise identification and effective control of the pests. Therefore, in this project, samples will be gathered from the world, morphological and molecular data will be combined, and phylogenetic relationship of the genus will be reconstructed. Within this framework, time of the division of each linage will be calculated using calibration by fossils. Then, haplotypes of some particular genes from all the geographic population will be analyzed, haplotype networks will be constructed, distribution information will be added in order to resolve the challenge of distinguishing complex of species thoroughly and clear the inter-specific relationship. Moreover, origin of species and the mode of evolution will be shown in space and time, and cause and course of current distribution pattern will be determined. The result of this study will give scientific evidence to precise identification and effective control of the pests. In addition, it will help building a base of profound study on the role of rice plants as hosts for the speciation of Parnara and will have a significant value in the study of Lepidoptera.

稻弄蝶属（鳞翅目：弄蝶科）的昆虫是稻作上的主要害虫之一，因种间翅面斑纹与雄性外生殖器特征简单而相似，种内个体间又存在变异，致使形态分类非常混乱，部分种很难从形态上区分。目前存在的主要问题是部分种的界定有争议、种间关系不定、谱系地理格局不明，从而影响害虫的准确鉴定与有效防控。为此，本项目在世界范围全面取材，结合形态数据与分子数据，重建稻弄蝶属的系统发育关系；在此框架下，参考化石证据，估算各谱系的分歧时间；进一步分析全部地理种群所选基因片段的单倍型，构建单倍型网络图，并结合地理分布信息，彻底解决疑难种界定的困惑；确定种间关系；并从时间上与空间上揭示物种起源与进化模式，诠释现今分布格局的成因。研究结果为害虫准确鉴定与有效防控提供科学依据，为深入研究寄主水稻在稻弄蝶分化过程中的作用奠定基础，同时对鳞翅目相关研究有重要的参考价值。

稻弄蝶属Parnara（鳞翅目：弄蝶科）昆虫分布于非洲、亚洲和澳洲，是稻作上的主要害虫之一。因其种间翅面斑纹与雄性外殖器特征简单而相似，种内个体间又存在变异，致使形态分类非常混乱，部分种很难从形态上区分。目前存在的主要问题是部分种的界定有争议、种间关系不清楚、谱系地理格局不明。为此，本项目开展了世界范围该类群的分类学、分子系统发育及历史生物地理学、幺纹稻弄蝶复合种遗传结构及5种中国种类触角超微结构等方面的研究，主要结果如下：1）世界范围全面取样，共抽取了99个个体，代表所有已知种和大部分亚种，以8个基因片段为分子标记，进行了分子系统发育与历史生物地理学重建，并采用3种方法进行了物种界定分析，综合这些分析结果，稻弄蝶属单系，包括11个种；恢复了纳索稻弄蝶潽氏亚种Parnara naso poutieri的种级分类地位，潽氏稻弄蝶Parnara poutieri；认为直纹稻弄蝶曼加拉亚种P. guttata mangala是指名亚种P. guttata guttata的异名；澄清了种间关系：即阿玛稻弄蝶P. amalia + ((莫氏稻弄稻P. monasi + (潽氏稻弄蝶P. poutieri + 纳索稻弄蝶P. naso)) + ((川崎稻弄蝶P. kawazoei + 幺纹稻弄蝶复合种P. bada complex) + (曲纹稻弄蝶P. ganga + (群岛稻弄蝶P. ogasawarensis + (直纹稻弄蝶P. guttata + 挂墩稻弄蝶P. batta)))))。2）分歧时间与祖先分布区分析显示，稻弄蝶属的共同祖先起源于中新世中期至上新世早期的非洲或澳洲，现今稻弄蝶属昆虫的分布格局是长距离跨洋扩散所致，多次扩散事件与分布范围的扩大在稻弄蝶属多样性分化中起着重要作用。3）利用RAD－seq技术，对101个不同分布地的幺纹稻弄蝶复合种变异个体进行了RAD测序，筛选出2149823个SNPs标记，通过主成分分析、种群遗传结构及系统发育分析发现幺纹稻弄蝶复合种包括3个独立种，即幺纹稻弄蝶P. bada，迷纹稻弄蝶 P. mysteria和圆突稻弄蝶P. apostat。4）综合形态学与触角超微结构，稻弄蝶属修订为12种，提供了鉴定特征与特征图。研究结果为害虫准确鉴定与有效防控提供科学依据，同时对鳞翅目相关研究有重要的参考价值。