同寄主蚜虫谱系地理格局及成因—以柳黑毛蚜和柳瘤大蚜为例

An important issue concerned by evolutionary biologists is whether general and predictable relationships exist between the phylogeographic patterns of species, their habitat preferences and species-specific biological characters. In shared historical environments oscillations, comparative phylogeography offers a powerful means of investigating whether concordant phylogeographical patterns occurred in codistributed taxa by comparing genetic structure and population expansion. However, owing to species-specific biological attributes, some studies have noticed that even sympatric species under sharing historical events and environmental changes, showed different patterns of phylogeography. To verify the above hypothesis, we compared the patterns of both genetic diversity and phylogeography between two sympatric aphids (Chaitophorous saliniger and Tuberolachnus salignus), which share host plant (genus salix), but differ markerdly in their biological characters. We combined climatic factors, ecological modelling and population dynamics to determine the relative importance of climatic and environmental factors and species-special biological characters in shaping the population genetic structure and current distribution pattern. The expected results will contribute to our deep understanding of the response of widespread and sympatric insects on the geological history and climate fluctuations, as well as provide important theoretical foundations and references for preventing forest pests.

物种系统地理格局与生境以及物种生物学特性之间是否存在一般性且可预测性的关系一直以来都是进化生物学家十分关注的学科前沿。比较谱系地理学能够基于同域物种遗传结构和种群扩张等比较分析，揭示在共享的历史事件中，物种是否具有一致的系统地理格局。众多研究发现同域分布物种尽管经历了相同地质历史事件和环境变迁，但是由于各自不同生物学背景，其谱系地理格局存在不同模式。为验证上述假说，本项目选择同域分布、取食同类寄主植物、具有不同生物学背景的柳黑毛蚜和柳瘤大蚜，对比分析两种蚜虫遗传多样性分布以及与气候因子相关性；验证两个物种的系统地理格局是否存在差异；结合生态位模拟、种群历史动态，探讨气候、环境及物种本身的生物学特性是如何综合影响两种蚜虫的遗传分化并最终形成现有的分布格局。预期成果将有助于深刻理解广布且同域分布的昆虫物种对地质历史和气候波动的响应，同时也为林业害虫的防治提供重要的理论基础和参考资料。

物种系统地理格局与生境以及物种生物学特性之间是否存在一般性且可预测性的关系一直以来都是进化生物学家十分关注的学科前沿。本课题通过线粒体和核基因数据分析，结合生态位模拟，对同域分布的柳黑毛蚜和柳瘤大蚜作比较系统地理学研究，验证同寄主、不同生物学背景的两种蚜虫是否具有不一致的遗传多样性和谱系地理格局。重建种群历史动态，分析种群扩散能力、扩张途径以及现有分布格局的形成过程。并探讨蚜虫的系统地理格局如何受进化历史以及物种本身的生物学特性的影响。分析结果发现：柳黑毛蚜较柳瘤大蚜具有较高的遗传多样性和遗传分化；两种蚜虫均经历了冰期收缩和冰期后扩张现象。蚜虫的生物学特征和历史气候波动共同影响其遗传结构和地理分布。不同生殖方式、取食部位、扩散能力等因素是造成两种蚜虫不同遗传多样性和种群分化的主要原因。本课题在共享的气候环境下，通过多物种多角度的综合分析方法，比较两种不同生物学特性的蚜虫谱系地理格局，探讨蚜虫生物学特性如何影响蚜虫系统地理格局，进一步帮助了我们深入理解物种系统地理格局、物种生物学特性和生物环境三者之间的密切关系。