中国黑蝗亚科分类及基于线粒体基因组的系统发育研究

Most Chinese genera and species of Melanoplinae are endemic to China. However, there are controversy between Chinese and west orthopterists about the assignment of these genera and species in the subfamily (or tribe) level, and the validity of some genera and species remain questionable. In the present proposal, a comprehensive revision on Chinese members of Melanoplinae will be conducted based on a wide-ranging collection of specimens and examination of type materials; complete mitochondial genome will be sequenced and used in combination with morphological data to test the monophyly of Chinese Melanoplinae and to comfirm the asignment of all genera and species in the subfamily (or tribe) level; using a 658-base fragment of the 5' end of the mitochondial gene cytochrome C oxidase subunit 1 (COI), DNA barcoding analysis will be performed to explore the evolution and variation of COI gene, the application of DNA bacode in species boundary delimitation as well as the performence of the barcode for species identification in grasshoppers.

中国黑蝗亚科的大部分属种为中国所特有。然而，中国和西方直翅目学者对这些属种在亚科级（或族级）水平上的归属存在争议，部分属种的有效性也有疑问。本项目拟在系统采集标本和查看模式标本的基础上，对中国黑蝗亚科进行综合修订；联合使用全线粒体基因组序列数据和形态学数据探讨中国黑蝗亚科的单系性及各属种的亚科级（或族级）归属，从而揭示中国黑蝗亚科内部各属之间及与其它亚科之间的系统发育关系；利用COI基因5'端658bp的条形码片段对中国黑蝗亚科全部属种进行DNA条形编码研究，探讨蝗虫COI 基因的分子进化和变异，DNA条形码在种界确定中的应用以及DNA 条形码用于蝗虫物种分子鉴定的性能。

本项目主要开展了以下研究工作：（1）广西弄岗自然保护区的直翅目区系调查；（2）基于形态学方法的物种修订研究；（3）DNA条形编码和物种定界研究；（4）基于线粒体基因组序列数据的中国黑蝗亚科系统发育研究。广西弄岗自然保护区的直翅目区系调查共记录弄岗保护区直翅目255种，隶属于7总科18科125属，11种为广西新记录，1属61种为弄岗保护区新记录， 提出了2个新命名。基于形态学方法的物种修订研究提出了1个属级新异名，5个种级新异名。COI条形码序列数据集的BCM等模拟检验结果显示，在分类学比较完善的前提下，利用COI条形码序列数据集对蝗虫进行分子鉴定的准确率在90%以上，COI条形码序列是一种有效的蝗虫物种分子鉴定标记。蝗虫8个种团的物种定界研究显示，除了意大利星翅蝗种团和长翅板胸蝗种团外，其余6个种团内均存在同物异名，需要做进一步的形态学修订研究。基于全线粒体基因组序列数据和部分基因片段序列数据的系统发育推断初步结果表明，夏凯龄系统中的中国黑蝗亚科种类除了北极黑蝗以外，其它属种均应归于秃蝗亚科。这些研究结果为进一步理解中国蝗虫区系、分类及系统发育关系奠定了基础，具有重要的科学意义。