基于线粒体基因组探讨痂蝗亚科和异痂蝗亚科昆虫系统进化关系

There are 5 recorded genera and 32 species belonging to Bryodeminae around the world, of which 4 genera and 29 species are in China; and Bryodemellinae have been reported 1 genus and 12 species in global, of which 10 species are distribute in China. The stridulatory apparatus of Bryodeminae was called wing-wing stridulated, but the stridulatory apparatus of Bryodemellinae was called wing-hind femur stridulated. So Yin Xiangchu separated the Bryodemella from Bryodeminae and established a new subfamily named Bryodemellinae. But the scholars abroad are not agree this. They still insist that Bryodemella and Bryodema should belong to Bryodemini as well as on the Orthptera Species file online . Recent years, a number of scholars have been arguing about this, but can not be unified. Therefore, more evidences are needed to clear the relationships of Bryodeminae and Bryodemellinae, especially molecular evidence. As we all known, the Mitochondrial genomes (mitogenomes) is the most important molecular marker because of their ability to provide better resolution for deep relationships of the Acridoidea phylogenetic. Based on the study of Orthptera Species file online morphological taxonomy, we choose mitogenomes as the molecular marker to define the taxonomic status of the two subfamilies and discuss the phylogenetic relationships among the genera by using the Molecular systematics and Bioinformatics. This will contribute to Acridoidea taxonomy system which is generally accepted.

痂蝗亚科Bryodeminae全球已知5属32种，中国分布4属29种；异痂蝗亚科Bryodemellinae全球已知1属12种，中国分布10种。前者为翅-翅发声型；而后者为翅-后足发声型，因此印象初将异痂蝗属从痂蝗亚科中分出并建立新亚科。而国外学者，尤其是国际直翅目网站上依旧沿用将异痂蝗属与痂蝗属共同放在痂蝗族下的分类方式，并未将异痂蝗属分出建立新族。近年来有多位学者曾对此做过争论，但都无法统一。因此，急需通过更多的证据，尤其是分子证据对痂蝗亚科和异痂蝗亚科的分类关系进行探讨。线粒体基因组以其独特的优势，成为当下探讨蝗总科昆虫系统发育关系最重要的分子标记。本项目在痂蝗亚科和异痂蝗亚科昆虫形态分类学研究的基础上，选择线粒体基因组为分子标记，运用分子系统学和生物信息学原理和方法，明确两个亚科的分类地位，探讨各属级阶元之间的系统演化关系，为建立国内外较为通用的蝗虫分类系统奠定基础。

痂蝗亚科Bryodeminae和异痂蝗亚科Bryodemellinae是中国蝗总科Acridoidea斑翅蝗科Oedipodidae中的两个亚科。痂蝗亚科以后翅增粗的纵脉摩擦具有细齿的中闰脉发声，为翅-翅发声型；而异痂蝗亚科以后翅增粗的纵脉摩擦后足股节外侧上隆线端部之半上的细齿发声，为翅-后足发声型。本项目选择痂蝗、异痂蝗亚科蝗虫进行线粒体基因组序列测定，结合已发表的相关序列进行比较分析，运用分子系统学和生物信息学原理和方法，并基于13个蛋白编码基因构建系统发育树，探讨两亚科昆虫的系统发育关系，具有重要的创新意义和科学价值。. 本研究测定注释了7种痂蝗、异痂蝗亚科蝗虫线粒体基因组，并对已知的8种痂蝗、异痂蝗亚科蝗虫线粒体基因组全序列进行了比较分析。这些线粒体基因的排列顺序均相同，且与典型的节肢动物线粒体基因组的基因排列顺序相比，存在一处重排，即trnD和trnK位置发生颠倒。它们的组成结构非常紧凑，但也存在一定的重叠和间隔区域。重叠区域的最大位置一般位于trnW-trnC和trnY-cox1；间隔区域的最大位置一般在trnK-atp8。这些线粒体基因组序列均存在显著的AT碱基偏向性，全基因组AT含量的范围是74.9-75.5%。. 使用频率最高的4种氨基酸为：Phe、Ile、Leu和Ser，其总和所占比例平均为43.56%。4种A、T含量高的密码子TTT（Phe）、TTA（Leu）、ATT（Ile）和ATA（Met）使用最为频繁，它们的含量从白边痂蝗的31.81%到黑股异痂蝗的32.56%。. 对蛋白编码基因进行Ka/Ks比较分析，结果显示，13个蛋白编码基因中，cox1基因的最低，为0.03，atp8基因的最高，为0.34；其余基因，除nad2基因和nad6基因的分别为0.13和0.11外，均在0.1以下。. 基于14蝗虫（2种飞蝗亚科、2种斑翅蝗亚科、4种异痂蝗亚科和6种痂蝗亚科共）的线粒体蛋白编码基因构建系统发育树，结果表明，不支持将异痂蝗属从痂蝗亚科中分出并建立新亚科，而是倾向于将异痂蝗属放在痂蝗亚科之下。