基于线粒体基因组、核基因及形态特征的中国花弄蝶亚科系统发生研究

Pyrginae is one of the large subfamilies of butterflies. There are 642 species belonging to 86 genera in the world, and 111 species belonging to 23 genera in China. Pyrginae lacks a perfect classification system. The monophyly of Pyrginae has not been determined. Morphological synapomorphies of both the subfamily and 7 tribes are not known. Classification positions of some genera are defined with more difficulty. It is desperately needed to establish a reconstruction of phylogeny and revision of taxonomy. This project is to be conducted as follows: 1. selecting 25 species of Pyrginae as representative of genera and tribes and 5 species of butterflies as outgroups, 2. conducting thoroughgoing and painstaking morphological and anatomical research in order to increase morphological characteristics, 3. sequencing mitochondrial genomes, nuclear genes wingless and EF-1α, 4. combining the molecular data matrices and morphological characteristics to construct a phylogram with the aid of maximum parsimony, maximum likelihood and Bayesian inference, 5. determining morphological synapomorphies and monophylies of genera, tribes and subfamilies, and 6. reversing the classification system. Significance of the project: 1. production of a new classification system that will more accord with evolutionary history, 2. laying of solid foundations for systematic research, and 3. raising of the level of resourceful investigation, classification and identification of butterflies.

花弄蝶亚科是蝴蝶中大的亚科之一，世界已知86属642种，中国已知23属111种。亚科的单系性存在争议，亚科和7族的共同衍征不明确，一些属级分类单元的分类地位很难确定，亟需进行增多形态特征及与分子标记相结合的系统发生研究。在多年蝴蝶分类研究的基础上，本项研究：1.选择花弄蝶亚科属与族级分类单元的代表25种及5种其他蝴蝶作为外群；2.深入进行所选对象的形态解剖研究，重点增加翅斑形成与演化，雌雄生殖系统解剖，性二型结构多样性与类型，增扩形态分类特征；3.测定线粒体基因组全系列、核基因EF-1α、wingless序列；4.采用最大简约法、最大似然法、贝叶斯法构建形态特征与分子数据相结合的系统发生图；5.分析主要分支类群的单系性与姐妹群，修订现行花弄蝶亚科分类系统。意义在于：1.建立新的符合花弄蝶亚科进化历史的分类系统；2.为进一步开展蝴蝶系统发生研究奠定基础；3.提高蝴蝶资源调查与分类鉴定水平。

花弄蝶亚科Pyrginae隶属于鳞翅目Lepidoptera弄蝶科Hesperiidae，是蝴蝶中较大的亚科，也是鳞翅目中重要而独特的类群。全世界已知86属646种，国内已知23属111种，主要分布在古北界、东洋界、非洲界、新热带界等。基于线粒体基因组进行弄蝶科系统发育研究，分析中国弄蝶科各个亚科的关系，结果表明缰弄蝶亚科、链弄蝶亚科和竖翅弄蝶亚科是单系的，花弄蝶亚科和珍弄蝶亚科是复系，添加RNA可以改善系统发育的信号，。.发现花弄蝶亚科裙弄蝶族的沾边裙弄蝶线粒体基因组中存在独特的trnS1- trnE的重排现象，分析裙弄蝶族的分支节点的祖先状态，揭示该种的独立进化起源；并发现角翅弄蝶trnN也存在独特重复现象，重建弄蝶科的系统发育，并且得到拓扑结构如下:(((黑弄蝶+ 沾边裙弄蝶) + 梳翅弄蝶) + 角翅弄蝶)。.对花弄蝶亚科9种进行线粒体基因组进行测序与组装，基于129种线粒体基因组和形态学特征相结合，并结合弄蝶的翅脉和下唇须，结果确认7个亚科的单系性；表明.即大弄蝶属属于裙弄蝶族Tagiadini，襟弄蝶属Pseudocoladenia和刷胫弄蝶属Sarangesa属于星弄蝶Celaenorrhini族，确认它们的地位大弄蝶属Capila、襟弄蝶属Pseudocoladenia和刷胫弄蝶属Sarangesa的地位;。.基于45种线粒体基因组对锷弄蝶族Aeromachini进行测序并探究其系统发育，结果表明锷弄蝶族是单系群，关系为：竖翅弄蝶亚科+ (缰弄蝶亚科+ (花弄蝶亚科+ (珍弄蝶亚科+裙弄蝶亚科) + (链弄蝶亚科+ (梯弄蝶亚科+舟弄蝶亚科) +弄蝶亚科)))))。.对竖翅弄蝶亚科线粒体基因组进行测序，并与其他已知的弄蝶线粒体基因组进行比较分析，揭示趾弄蝶属Hasora的关系为：(金带趾弄蝶Hasora schoenherr+ (双斑趾弄蝶Hasora chromus + (三斑趾弄蝶Hasora badra + (纬带趾弄蝶Hasora vitta + 无趾弄蝶Hasora anura)))))，。.对鳞翅目10种蝴蝶喙的感器进行超微结构观察，并讨论了各种感器的功能，结果表明蝴蝶喙管的感器类型及差异可作为蝴蝶的分类特征以及系统发育关系的分析，并且对于进一步了解蝴蝶和花的协同进化关系有着一定的理论基础和实际意义。