蜡蝉科中国种类订正及生物地理学研究

The family Fulgoridae is one kind of important agroforestry pest. It is a significant link of fulgorids which have the female genitalia bearing piercing apparatus and excavating apparatus, most species in this family have unusual shape of the head process as well, which plays an important role in the evolutionary exploration of the superfamily Fulgoroidea. However, The bottleneck problem of the taxonomy of Fulgoridae lie in that the division of generic and specific taxa in Chinese fauna remain questionable, the genus Zanna has hindered the phylogenetic study of the family, and the hypothesis for explaining the origin and distribution of Fulgoridae is obviously contradicted to the fossil evidence. These present problems severely restrict the classification of Fulgoridae to date. In this project, the methods of comparative morphology, ultrastructural morphology, molecular biology and historical biogeography are adopted, which aims to obtain more evidence and based on this, reclassify and revise the genere and species of Chinese Fulgoridae, reveal the phylogenetic relationship of Zanna and explain the origin and fauna history of these subfamily and tribal taxa in this family. The implement of this project will provide solid foundation for the phylogenetic reconstruction of Fulgoridae in future study, moreover, promote the taxonomy of this group in China and also enrich the fauna of Fulgoridae worldwide.

蜡蝉科Fulgoridae昆虫是一类重要的农林业害虫，是连接具有“刺-锯形”和“刺穿或挖掘式”产卵器蜡蝉类群的重要中间纽带，多数种类还具奇特的头突结构，在蜡蝉总科演化系统中占有重要地位。目前制约蜡蝉科分类的主要问题在于属和种的划分很不合理，疑难类群鼻蜡蝉属Zanna对蜡蝉科的系统发育研究造成障碍，蜡蝉科的起源和扩散假说与化石证据之间存在着明显矛盾，严重制约着蜡蝉科昆虫分类研究的发展。本项目在前期研究的基础上，采用比较形态学、超微形态学、分子生物学和历史生物地理学等研究方法和手段，获取多方面证据，对我国蜡蝉科昆虫属种级单元进行重新划分和系统订正，探讨鼻蜡蝉属的系统发育关系，明确蜡蝉科各亚科、族级单元的起源及区系形成历史。本项目的实施可为蜡蝉科的系统发育关系重建提供重要基础，对于提高我国蜡蝉科这一薄弱类群的研究水平，丰富中国及世界蜡蝉区系，均具有重要意义。

蜡蝉科昆虫是一类重要的农林业害虫，但其分类、系统发育及生物地理等方面还存在很多问题。课题组根据计划对以上问题展开研究，取得了如下预期结果：1)通过分类鉴定，发现中国蜡蝉科共有5亚科5族14属4亚属70种1亚种。2)蜡蝉科代表种口器下唇5节，上颚口针端部具3个卵圆形扁平突起，下唇尖感器锥-管状，唇尖感觉区感器数目大于30对；触角表面有大量的板形感器，柄节布氏器开口壁单圈环状。3)蜡蝉科代表种成虫体表具圆突形和椭圆形蜡孔。4)蜡蝉科代表种成熟精子较长，鞭毛区具发达复杂的螺旋状副体结构和棒状线粒体衍生物，雄性生殖系统、精子头部顶体和线粒体衍生物嵴间距与蜡蝉总科其它类群差异明显，可以作为划分依据。5)蜡蝉科代表种每个卵巢有14根卵巢小管，与蜡蝉其他类群也存在明显差异；此外，受精囊上皮细胞层紧密，肌肉纤维发达，微气管较为丰富，与蜡蝉总科其它种也有差异。6)基于形态及分子数据构建了东洋区蜡蝉科5亚科5族10属间的系统发育关系，对本研究获得及现有线粒体基因组数据进行了比较分析。7)中国斑衣蜡蝉各种群之间存在中到高度遗传分化，受寄主植物迁移和气候变暖等影响，斑衣蜡蝉种群出现南迁北扩现象。8)蜡蝉科种类相似性系数高低与该科地质演化历史密切相关，其中蜡蝉科中Lyncidinae、Phenacinae、Poiocerinae、Strongylodematinae 4个亚科可能起源于新世界；Aphaenine、Xosopharinae、Zanninae 3个亚科可能起源于旧世界；Amyclinae、Dichopterinae、Enchophorinae和Fulgorinae 4个亚科可能分别起源于新世界和旧世界。蜡蝉科昆虫可能起源于新世界和旧世界，起源时间可能在白垩纪早期，距今大约135 Ma之前。9)基于形态及部分基因片段构建的蜡蝉科及外群的系统发育树显示，鼻蜡蝉属与蜡蝉科其他属的其亲缘关系较近，鼻蜡蝉属应隶属蜡蝉科，不支持Urban et al. (2009) 把鼻蜡蝉属归入象蜡蝉科的观点。本项目研究结果可以为基于该科昆虫为研究对象的其它相关研究提供种类鉴定资料，还可以蜡蝉总科昆虫系统发育和生物地理学研究提供重要信息。