世界蝎蛉科昆虫属级单元订正与分类体系构建

蝎蛉科Panorpidae是重要的生态指示昆虫，幼虫具一对复眼，是全变态类昆虫中唯一在幼虫期具复眼的类群，是联系全变态类与半变态类昆虫的重要纽带，在昆虫纲系统发育中占据独特地位。但蝎蛉科昆虫缺乏完善的分类系统，属级单元的分类迄今比较混乱，其中最大的蝎蛉属Panorpa与新蝎蛉属Neopanorpa均为并系群，特征交叉和重叠，严重制约着蝎蛉科分类研究的发展，亟需进行世界属级单元的厘定和系统发育重建。本项目在多年研究的基础上，采用支序学方法，结合蝎蛉形态学（包括成虫内部解剖、卵、幼虫形态）、超微形态学、形态测量学、行为学、以及DNA序列等特征，对世界蝎蛉科属级单元进行重新划分和订正，探讨其系统发育关系，建立符合蝎蛉科进化历史的自然分类体系。本项目的实施，对于中国和世界蝎蛉科昆虫的分类和鉴定，以及深入探讨长翅目在全变态类昆虫中的系统发育地位，均具有重要意义。

蝎蛉科Panorpidae已知400多种，是长翅目最大的科，但缺乏完善的分类系统，属级单元的分类迄今比较混乱，其中最大的蝎蛉属Panorpa与新蝎蛉属Neopanorpa均为并系群，特征交叉和重叠，亟需进行属级单元的厘定和系统发育重建。. 我们通过人工饲养，获得了蝎蛉科幼虫33种，并采用光学显微镜和扫描电镜，研究了幼虫口器，探讨了幼虫形态特征与生活方式的适应；通过扫描和透射电镜，观察了蝎蛉科昆虫单眼、复眼、精子超微结构、外生殖器构造等特征；. 在野外和室内观察了蝎蛉科8种昆虫的交配行为，揭示了背中突、臀角、唾液腺等构造在蝎蛉交配中的作用，探讨了外生殖器的功能形态学；. 蝎蛉科成虫和幼虫复眼均为并列像眼，视小杆均由8个视网膜细胞组成，但成虫视网膜细胞排成“7 + 1”式，而幼虫视网膜细胞排成“4 + 4”式，认为长翅目成、幼虫复眼并非同源器官；. 采用吉姆萨染色法，C-带和DAPI技术，描述了蝎蛉科6属21种的减数分裂过程，首次发现蝎蛉科昆虫具有典型的单着丝粒染色体，性别决定机制为XO(♂)/XX(♀)型，雄性蝎蛉的染色体数目从2n = 34到45不等；. 将雌性外生殖器结合其他形态特征，用最大简约法对东亚地区的26种蝎蛉进行了系统发育分析，表明华蝎蛉属Sinopanorpa单系性支持度较高，蝎蛉属和无角蝎蛉种团P. davidi group明显为并系群，单角蝎蛉种团P. centralis group和双角蝎蛉种团P. diceras group均为单系，建议提升至属级单元；采用分子生物学方法，在测定70种蝎蛉的2个线粒体基因(cox1和cox2)和1个核基因(28S rRNA) DNA序列的基础上，采用最大似然法和贝叶斯法，进行了蝎蛉科昆虫系统发育关系分析，表明新蝎蛉属、华蝎蛉属、和双角蝎蛉属Dicerapanorpa均为单系群，而广布的蝎蛉属再次被证实为并系群；单角蝎蛉种团为单系群，建议提升至属级单元；在系统发育分析的基础上，提出了蝎蛉科合理的属级分类体系，部分澄清了目前蝎蛉科属级分类单元的混乱，建立2新属，即双角蝎蛉属Dicerapanorpa Zhong & Hua, 2013和单角蝎蛉属Cerapanorpa(待发表)；并描述了一些新种。. 本项研究对于完善世界蝎蛉科昆虫的分类奠定了良好的基础。