膜翅目昆虫的系统发育与寄生习性进化

This proposal will focus on the phylogenetic relationships and evolution of parasitic habits in the order Hymenoptera with special reference to parasitic groups. Based on the materials collected from China as well as from all over the world, key species with different parasitic habits belonging to 37 families of 13 superfamilies in Hymenoptera will be studied for their morphology, neuclear and ribosomal genes, mitochondrial genome sequences, and as well parasitoid-associated factors in reproductive systems. Then we will try to build phylogenetic trees by combined analyses of data from morphological and molecular characters observed above. By examining branches and nodes of phylogenetic trees, we will discover phylogenetic relationships between taxa, and then analyze the possible patterns of host ultilizations by different taxa and how the relationships between parasitoids and their hosts were established and evolved. Our results will not only promote the research in the area of animal phylogeny and evolution, and host regulations by their parasites, but also will increase the knowledge about the strategies in host utilizations by parasitoids, and how to inscrease the ability of natural control of pests by parasitoids.

本项目将首次以中国分布的寄生性膜翅目（即寄生蜂）不同类群为重点研究对象，结合利用我们收藏的采自世界各地的寄生蜂标本，对寄生蜂13总科37科的代表性种类，尤其是体现各种不同寄生习性类型的重要代表性种类进行形态、携带因子、核基因和核糖体基因、线粒体基因组等的系统研究，并据此构建寄生蜂各类群间的系统发育关系，解析进化树拓朴结构和类群间的进化关系，进而分析寄生蜂利用寄主的类型、进化过程和相关寄生习性的进化，揭示寄生蜂与寄主关系的形成及其进化的途径。研究结果不仅能推动生命科学领域中动物系统发育与进化、寄生物对寄主控制和适应进化等研究的开展，而且有利于我们更好地了解寄生蜂利用寄主的策略，指导如何提高寄生蜂自然控害作用，对保证本世纪我国可持续农业稳健发展有着深远的现实意义。

寄生性膜翅目（即寄生蜂）是一类幼期营寄生生活的膜翅目昆虫，是一类重要的害虫天敌，种类繁多，习性复杂，其系统发育关系及寄生习性的进化总体上还不清楚。本项目首次以中国分布的膜翅目类群为重点研究对象，（1）对我国膜翅目蚁蜂科Mutillidae、瘿蜂科Cynipidae、茧蜂科Braconidae、姬蜂科Ichneumonidae等代表性类群进行了系统分类及地理分布研究，发现了3新属、9新记录属、153新种。（2）对膜翅目13总科41科代表种类进行了显微形态、生殖系统超微结构和携带因子（毒液、多DNA病毒等）分析，发现了毒液器官形态及有关构造超微结构的新特征、新的携带因子、携带因子与寄生习性或寄主类型之间的关系；（3）首次运用高通量测序技术测定了膜翅目40种膜翅目线粒体全基因组序列，使得已知线粒体基因组数据的膜翅目种类涵盖21总科47科；提出了膜翅目昆虫线粒体蛋白质编码基因的重排规律：类群间独立进化，而小蜂总科内具有规律性；（4）基于83种已有的线粒体基因组数据构建了基因组分子系统树，解析了膜翅目系统发育关系，提出了类群间的进化新关系，比如重新定义膜翅目寄生部的下目分类，将寄生部的3个下目分为7个下目；尾蜂总科和细腰亚目、姬蜂总科和针尾部、胡蜂科和蜜蜂总科是姐妹群，而胡蜂总科、旗腹蜂类是并系群，以及细腰亚目内部的系统发育关系需进一步研究；（5）发现膜翅目寄生习性大约起源于232Ma，提出三叠纪－侏罗纪大灭绝可能是触发膜翅目寄生部现生类群分化和多样性发展的新观点；（6）提出了茧蜂寄生习性的进化和寄主利用的起源的新观点，茧蜂科在分化初期以单寄生为主，随着进化发展，多寄生才逐步出现，茧蜂科昆虫分化时间与其对应寄主的分化时间基本一致。.本项目已在Genome Biology and Evolution (GBE), Molecular Phylogenetics and Evolution (MPE), Scientific Reports, ZooKeys, Zootaxa等著名SCI刊物上共发表标注论文43篇、国内刊物标注论文4篇，其中第一标注论文37篇、第二、三标注论文10篇，出版相关专著1册（科学出版社），获得授权发明专利1件。