沟胫天牛亚科染色体和线粒体基因的系统发育研究

沟胫天牛亚科昆虫较多，多数种染色体图谱和带型没有研究，用染色体特征和线粒体DNA来比较鉴定和进行系统发育分析的研究尚属空白。染色体和分子系统学研究能在不损害标本外部特征完整性的条件下对港口截获样本进行鉴定，因此本研究有其重要的科学意义和实用价值。本研究（1）通过对动物学染色体常用的压片法、滴片法、涂片法进行比较，选择天牛细胞分散效果较好的方法；探索和确定适合天牛染色体带型分析的方法；构建沟胫天牛细胞染色体核型和带型特征图谱，进行系统发育分析。（2）克隆天牛的线粒体基因COI、COⅡ、12s RNA和16s RNA，测序后进行系统发育分析，与染色体核型与带型的分析结果相比较，建立沟颈天牛亚科的系统发育树，与形态分类结果相比较，寻求利用染色体图谱和分子系统学进行鉴定的科学依据，将填补天牛细胞分类学和分子系统学研究的部分空缺，为染色体分类学研究和检疫物种鉴定提供依据。

本项目经过3年的研究，已经完成项目书中全部目标任务。主要取得如下成果：1.撰写本项目论文6篇，其他相关论著20篇，教学科研奖励4项。已经发表相关研究论文4篇，其中国家一级学报3篇，核心1篇，SCI论文2篇（正在审稿）。2.毕业研究生7人，博士生1名，在读研究生3名。3.已经研究出最适合天牛细胞分散的方法，明确天牛染色体带型分析研究的方法。4.用线粒体基因研究沟胫天牛亚科种类的系统发育，并构建其系统发育树。5.本研究采用分子标记技术，分析测定了63种天牛核基因18S rDNA（V4、V7区），28S rDNA（D2、D3区）的基因序列，并采用邻近法、最大似然法和贝叶斯推论法分别构建了天牛总科2科6亚科63种天牛分子进化系统。利用核基因18S rDNA与28S rDNA序列联合分析比对，最终得到1 404bp的联合数据组，其中可变位点446个（32.0%），保守位点958（68.0%），转换/颠换的平均值（R值）为1.73，转换值高于颠换值。饱和度分析显示碱基突变未达到饱和，说明该序列适合于分子进化树的构建。利用不同系统发育重建方法得到了相似拓扑结构，分子进化树的结果说明：沟胫天牛亚科，花天牛亚科，天牛亚科，锯天牛亚科为单系进化群，这与传统形态学分类结果相似。本研究表明核基因28S rDNA（D2、D3区）和18S rDNA（V4、V7区）是探讨天牛高阶元分类的有效分子标记。本研究采用18S rDNA（V4，V7区）分子标记，分析和测定了49种天牛基因序列，并结合GenBank数据库中3科2亚科21种天牛的18S rDNA基因序列，采用邻近法（Neighbor Jointing，NJ）,贝叶斯推论法（Bayesian Inference，BI）和最大似然法（Maximum Likelihood），对天牛总科3科6亚科的70种天牛基因序列构建进化树，探讨天牛高阶元类群的进化关系。研究了天牛的染色体核型结构，例如桑天牛核型分析桑天牛核型分析：染色体数目在18～22之间，多数为2n=20，极少存在18条或22条染色体；桑天牛的染色体核型公式：5L+4M+Xyp，大型染色体5对，中性染色体5对。对CoI和CoII基因进行了研究与分析，讨论了分子进化的关系。