中国叩甲科系统演化与生物地理学研究

Based on the research of morphological classification and molecular systematics, this project aims to make clear the species determination standard, especially on molecular level, and the value of COI and ITS sequences in species identification by the external genitalia and morphological observation and DNA barcode technology; to make clear the composition and characters of different fauna of Chinese Elateridae according to the geographic distribution data of each species by the specimen examined and collection information recorded; to make clear the phylogenetic relationship among genera and species by morphologic cladistic analysis and DNA sequence analysis; to make clear the original center, dispersal and migration pathway, the formation mechanism of different speciation and distribution pattern in some representative genera and species by biogeographic analysis. This project is very important theoretically in the research of the speciation, evolutionary process and evolutionary mechanism, practically in the geographical division, directional transformation of insect fauna, ecosystem restoration, and biodiversity conservation.

本项目在长期形态分类和近年分子系统学研究的基础上，从标本补充采集、外生殖器解剖、形态特征观察、DNA条形码比对开展种类鉴定和验证，明确种类界定标准，特别是分子标准，明确COI和ITS序列在种类界定上的价植；通过各地标本检视和采集信息记录，界定种类分布地域，明确各区叩甲科区系的组成和特点；通过形态特征演化极向判断和支序分析，构建形态系统发育树，通过COI和ITS序列分析，构建分子系统发育树，并比较二者异同进行修正，明确属、种间的系统演化关系；根据分布信息，分子信息，以及演化关系，采用相关软件进行生物地理学分析，明确我国叩甲科的起源中心、扩散迁移途径、以及物种多样性分化和现今分布格局的形成机制。该项目的研究在理论上对物种的形成、进化历程和进化机制的探讨等方面，在实践上对昆虫地理区划，昆虫区系的定向改造和生态系统恢复，以及自然保护区选点划区和生物资源的多样性保护等，都具有十分重要的意义。

本项目补充收集了2018至2021年间叩甲分类新文献250余篇/部，建全了叩甲分类PDF文库，编制了中国叩甲科种类名录，其种类从574种增补至1515种；以模式产地为重点，按地理区划分26批次赴广东、香港、福建、台湾、广西、湖南、江西、浙江、湖北、四川、云南、贵州、山西、陕西、甘肃、青海、西藏、内蒙、北京、河北、河南、辽宁、吉林等地的主要自然保护区采集叩甲标本1万余头，接受送鉴、赠送和借用叩甲标本1万余头，全部制成针插标本和液浸标本；并完成了雌雄外生殖器的解剖，制成粘附标本；分8人次赴大英自然博物馆、台湾农业试验所、中国科学院动物研究所、昆明动物研究所检视和拍照了模式标本500余种，另外，通过专业网站搜索、文献图片下载、以及国外同行帮助拍照，收集了大量的模式标本和定名标本图片，建立了中国叩甲分类图库，其种类达到1453种；在统计多年采集/收集的叩甲标本采集地点的基础上，分10批次赴我国叩甲标本收藏较多的单位检视和记录了每个种类的采集地点，建立了分布信息数据库，并按地理区划界定了每个种的分布地域，部分种类绘制了分布域界图，明确了各个区域叩甲科的种类组成和特点；完成了《秦岭昆虫志》、《天目山动物志》、《历山昆虫与蛛形动物》、《四川鞍子河自然保护区昆虫》《中国甲虫名录》、《浙江昆虫志》、《浙江四明山昆虫》、《中国生物多样性红色名录》、《重庆城口昆虫志》等多部专著叩甲科部分的撰稿，以及四川王朗、青海祁连山叩甲科昆虫调查报告；编撰和修校了《Catalogue of the Family Elateridae (Coleoptera) of China》、《中国叩甲科昆虫图集》、《中国叩甲科昆虫述志》三部中国叩甲科分类专著；选取代表性属Dima、Gamepenthes、Ohirathous、Pectocera、Phorocardius、Scutellathous、Sternocampsus的所有种类和部分种类，采用支序分析和分子分析的方法，构建了形态系统发育树和分子系统发育树，发表新种18种和部分中国新记录种，并对Gamepenthes、Phorocardius进行了系统订正，移入1种，移出4种，从中国区系中取消分布2种；对所获取的分布数据，采用相关软件进行生物地理学分析，明确了中国叩甲科代表性属、种的起源中心、扩散迁移途径、物种多样性分化和现今分布格局的形成机制。