基于形态和分子数据的中国及周边地区瘦腹水虻亚科系统学研究

Sarginae is a cosmopolitan subfamily of Stratiomyidae (Diptera) including 23 genera and 520 described species. Hitherto, 6 genera and 49 species have been discovered in China, but the faunas in southwest and northwest of China are still poorly known. Although China and Southeast Asia are one of the centers of Sarginae biodiversity hotspots, research is severely imbalanced in different regions and amongst its genera, which strongly obstructed the phylogenetic and biogeographic studies of Sarginae. Besides, some conflicts existed in diagnosing some of the genera and species-groups, and some closely related species are hard to distinguish, which all lead to the uncertainties of this group. Based on preliminary results, the present project aims to reveal the species diversity of Sarginae from China and adjacent areas, and clarify the geographical distribution patterns of this group. Effective characters for identification of closely related species will be investigated using geometric morphometrics. Sequences of COI, 16S rRNA and 28S rRNA genes will be obtained and analyzed. A Genus-level phylogeny of the subfamily and the interspecific relationships of some representative genera will be reconstructed using combined morphological and molecular data with a comprehensive sampling. The present project will improve the systematics of the Sarginae from China and adjacent areas, and will be helpful in sustainable utilization of this subfamily.

瘦腹水虻亚科是双翅目水虻科较大的亚科，分布范围广，全世界已知23属520种，我国仅知6属49种。该亚科幼虫腐食性，营养价值高，是重要的资源昆虫。中国及东南亚地区是其多样性分布中心，但长期以来各地区及该亚科各属之间的研究严重不平衡，制约了系统发育及动物地理等方面的研究。该亚科部分属及种团鉴别特征存在争议，部分近似种区别困难，分类体系混乱。本项目基于前期积累，对我国及周边地区瘦腹水虻亚科进行系统的分类研究，发现新属种，阐明物种多样性；结合生物地理学，揭示地理分布格局；使用几何形态学方法解决近似种鉴定问题；获取代表属种的COI、16S和28S基因序列信息，结合形态特征，运用现代支序系统学的方法，检验属的单系性，种团有效性，重建属间、种间系统发育关系，在此基础上修订和完善亚科分类系统，预计发表SCI论文3~4篇。本项目研究结果对开展水虻科昆虫的起源及演化研究，促进瘦腹水虻亚科保护和利用有重要意义。

水虻科瘦腹水虻亚科在我国分布范围广，幼虫腐食性，营养价值高，是重要的资源昆虫。本项目通过比较形态学和几何形态学的方法，结合分子数据，归纳属种的特征并探索鉴定近缘属和近似种的有效鉴别特征，解决疑难种鉴定及雌雄配对问题。运用支序系统学方法，结合身体外部形态、翅的几何形态、分子等全面的数据，对瘦腹水虻亚科各属之间及主要属的种间系统发育进行重建，修订和完善分类系统。本项目研究发现16新种，1中国新记录亚科，2中国新记录属，1中国新记录种；完成2亚科7属39种水虻的形态特征的详细描述，绘制生殖器解剖图并拍摄标本照片；编制瘦腹水虻亚科分属、分种检索表。整理了古北界和东洋界瘦腹水虻亚科名录，共9属341种。分析了我国瘦腹水虻亚科区系组分及特征，我国共有瘦腹水虻亚科昆虫7属65种，中国特有种39种，主要分布在西南区、华中区和华南区。使用标点法对6属38种水虻的翅进行取样，并进行主成分分析、相对扭曲分析和聚类分析，发现R1脉终止点、R2+3脉发出点、R2+3脉终止点、翅长及翅宽在属间变异较大，可用于属级阶元的分类。翅几何形态学的不同分析方法能够较好的应用于瘦腹水虻亚科指突水虻属、小丽水虻属和瘦腹水虻属的属级阶元的分类，指突水虻属、绿水虻属、红头水虻属和离脉水虻属的种级阶元的分类，无法应用于小丽水虻属和瘦腹水虻属种级阶元的分类。使用形态特征和COI、28S rDNA片段，利用最大简约法、贝叶斯法和最大似然法构建系统发生树，发现红头水虻属、离脉水虻属、小丽水虻属单系性较好，绿水虻属、瘦腹水虻属和指突水虻属为复系群，指突水虻属位于系统发生树基部位置，较为原始，其内部各种团的划分与之前的研究相矛盾，还需进一步研究。本项目的研究结果丰富了我国水虻科昆虫的种类，明确了瘦腹水虻亚科内部各属之间系统关系；相关几何形态学和分子系统学数据可用于水虻科昆虫的快速鉴定。