异翅亚目昆虫同域分布不同属种的比较谱系地理学研究

This project selects 10 species groupa and 8 species of Heteroptera in China, included some complex species group which is not easy to distinguish from each other based only on morphological characters, and some widly distributed species in most area of China as research materials. We try to use the methods of molecular phylogeography, to achieve the DNA sequences of mitochondrial and nuclear genes, combine morphological data by optical and electrical microscopes about these species. Through the analyses of DNA sequences, we try to reconstruct the phylogeography of these species, compare their similarity and speciality, to understand the processes of speciation, genetic divergences, ditributional patterns of these species, which is the key issues to understand the species diversity and mechanism of local insect biodiversity formation in China.

物种的分布具有很强的地域性特点，同一区域内分布的不同属种昆虫虽然受到同样的地理和气候的影响，但其谱系地理因受到遗传特性、行为、扩散能力及其他生物学特点的影响，以及与其所栖息环境中生物和非生物因子的相互作用，决定了同域分布的不同物种间或不同种群间存在着相同或不同的谱系结构和物种分化格局，亦有很强的区域性特点。本项研究拟以有较好形态分类学基础的中国异翅亚目昆虫为研究对象，选取不同科不同属的10个复杂种团，每个种团包含以中国为主要分布区的5至8个物种；另外选择8个不同属的以中国或东亚地区为主要分布区的广布种为研究材料，采用多个核基因和线粒体基因序列为依据，结合形态学和生态学特性，以及古代和现代地理和气候数据，研究上述同域分布的不同属种昆虫谱系地理的异同，发现生物地理格局的成因和演化规律,并探讨区域物种分化和生物多样性形成机制等科学问题。

本项目按照研究计划顺利完成。我们选择异翅亚目10个属内复杂种团以及8个广布种作为研究对象开展谱系地理学研究。主要研究成果如下：在种团研究方面，对缘蝽科棘缘蝽属研究发现利用属内最小种间遗传距离有助于解决高估的物种多样性问题；对蛛缘蝽科稻缘蝽属研究发现线粒体共享单倍型的情况可能由于存在线粒体基因不完全谱系分选等情况所造成；对蝽科辉蝽属研究发现生态分化选择作用维持了辉蝽和北方辉蝽的物种界限；对宽肩蝽科伪宽肩蝽属研究发现更新世的气候波动和地质地理隔离作用对该属的物种快速分化起到重要作用；对黾蝽科泽背黾蝽属研究发现扩散作用及“中生期植物带假说”在该属的多样化过程中起到重要作用；对黾蝽科黾蝽属、大黾蝽属、褐黾蝽属研究发现新生代温度的变化与这三个属的多样化速率及分布格局的形成密切相关；对黾蝽科巨涧黾属整合分类研究发现2个隐存物种；对束长蝽科束长蝽属研究发现4个新物种。在广布种的研究方面，对茶翅蝽研究发现种群一直处于稳定的增长可能与入侵物种本身较强的适应和扩散能力相关；对荷氏小宽肩蝽研究发现温度和植被类型维持了该种的南-北种群分化；对黑头叉胸花蝽研究发现寄主植物栖境，物种扩散能力及海平面升降共同影响了该种当前的谱系遗传结构；对四川涧黾研究发现更新世的气候波动并未影响种群遗传的连通性，但对有效种群大小造成了影响；对红角辉蝽研究发现台湾海峡的隔离和末次冰盛期是造成该种分化为3个支系的主要因素；对扁腹黾蝽研究发现种群在约8万年前发生扩张，处于末次间冰期；对瘤缘蝽研究发现该种在7.5万年前经历了种群扩张，处于末次间冰期至末次冰盛期的过渡时期；对麻皮蝽研究发现该种分为五个支系，且无共享单倍型，各支系间独立分化。比较谱系地理研究揭示了东亚广布种的种群历史动态均表现为冰期前扩张模式。我们的研究结果对深入了解异翅亚目复杂种团和广布种在东亚地区的地理种群演化及种系发生的形成机制，以及完善我国生物的谱系地理格局的多样性和普遍规律具有重要价值。