基于COI与Cytb基因序列的班腿蝗科部分种类的分子系统学研究

论文摘要

斑腿蝗科(Catantopidae)是蝗总科中最大的科,种类多,分布广,且有许多种类是农牧业生产上的重要害虫。长期以来国内对斑腿蝗科在各个层面上都做过一些研究,尤其是李鸿昌,夏凯龄等在2006年出版的《中国动物志,昆虫纲,第四十三卷,直翅目,蝗总科,斑腿蝗科》一书,及2007年牛瑶的博士论文《中国斑腿蝗科(广义)系统分类研究(直翅目:蝗总科)》对我国斑腿蝗科的分类进行了很好的总结,各自都有一个完整的体系。但是这两个体系之间存在着一定的差异,如牛瑶在其博士论文《中国斑腿蝗科(广义)系统分类研究(直翅目:蝗总科)》中将《中国动物志,昆虫纲,第四十三卷,直翅目,蝗总科,斑腿蝗科》一书中龙川蝗属从稻蝗亚科划入了卵翅蝗亚科;将华秃蝗属、云秃蝗属、蹦蝗属合并为华秃蝗属;将安秃蝗属,豫蝗属合并为安秃蝗属,并对卵翅蝗属进行了亚属及种团的划分,同时牛瑶在其博士论文中还新发表了42个新种。本文以此为切入点采用PCR产物纯化后测序的方法,对斑腿蝗科4亚科8属18种斑腿蝗的线粒体基因COI、Cytb基因的部分序列进行了测定,并联合来自GenBank的部分序列,使用ClustalX1.83进行序列比对,MEGA 4进行序列组成分析,并对数据集的系统发育信号进行评估,在PAUP~*4.0b10(PPC)中采用MP法、NJ法、ML法以及在Mrbayes V3.0中的贝叶斯系统发育推论(BI)法构建系统发育树。最终得到以下结果:1.从分子水平上将近似种大别山华秃蝗与霍山华秃蝗分开,证明了大别山华秃蝗种的有效性。2.对龙川蝗属2种与卵翅蝗属6种及稻蝗亚科的稻蝗属5种及伪稻蝗1种在COI基因、Cytb基因的部分序列进行比较之后,结论支持将龙川蝗属划归卵翅蝗亚科。3.通过两基因及两基因的联合分析,支持卵翅蝗属的亚属及种团划分,所研究的卵翅蝗属5种团间的发生关系如下((((德宏卵翅蝗种团、方板卵翅蝗种团)尾齿卵翅蝗种团)云南卵翅蝗种团)小卵翅蝗种团),其中德宏卵翅蝗种团、方板卵翅蝗种团、尾齿卵翅蝗种团属于云卵翅蝗亚属,云南卵翅蝗种团、小卵翅蝗种团属于卵翅蝗亚属。4.在比较了华秃蝗属的山华秃蝗种团(蹦蝗属)与云南华秃蝗种团(云秃蝗属)后,结论支持将蹦蝗属与云秃蝗属并入华秃蝗属。5.在比较了华秃蝗属与小蹦蝗属的属特征后,结合本论文所作的研究结果,建议将小蹦蝗属并入华秃蝗属。6.比较了豫安秃蝗与玛安秃蝗及豫安秃蝗与北极翘尾蝗、白纹翘尾蝗等种之后,两基因的分析结果均不支持Storozhenko将豫蝗属并入安秃蝗属,从本研究所建的发育树来看,豫蝗属仍应作为秃蝗亚科的一个独立属。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 前言
• 1.1 斑腿蝗科概述
• 1.2 中国斑腿蝗科研究概况
• 1.2.1 传统分类
• 1.2.2 支序分类
• 1.2.3 内部构造和超微结构
• 1.2.4 细胞分类学研究
• 1.2.5 分子系统学方面
• 1.2.6 其他方面
• 1.3 线粒体基因组及基因在分子系统学中的应用
• 1.3.1 动物线粒体基因组组成特点
• 1.3.2 动物线粒体基因组结构特点
• 1.3.3 线粒体基因在系统发育中的应用
• 1.3.4 Cytb在系统学中的应用情况
• 1.3.5 COI条形码在系统学中的应用
• 1.4 昆虫分子系统学和进化
• 1.4.1 分子系统学和分子进化
• 1.4.2 分子系统学和进化研究中的一些基本论点
• 1.4.3 昆虫分子系统学研究方法
• 1.5 研究的目的和意义
• 第2章 材料与方法
• 2.1 实验材料
• 2.2 仪器和试剂
• 2.2.1 实验仪器
• 2.2.2 实验试剂
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 总DNA提取
• 2.3.2 PCR扩增
• 第3章 结果分析
• 3.1 基因组总DNA的提取、PCR扩增及序列的测定
• 3.1.1 总DNA提取
• 3.1.2 PCR扩增
• 3.1.3 PCR产物测序
• 3.2 序列编辑和序列比对结果
• 3.2.1 序列编辑
• 3.2.2 序列比对与组成分析
• 3.3 密码子使用频率与氨基酸组成分析
• 3.4 分类单元间碱基频率的检验
• 3.5 各数据组未校正的P距离
• 3.6 数据组系统发育信号检验
• 3.6.1 碱基替换饱和性分析
• 3.6.2 随机树长分布分析（g 1 test）
• 3.6.3 PTP（permutation tail probability test）检验
• 3.7 建树
• 3.7.1 简约法建树
• 3.7.2 各数据降权MP建树
• 3.7.3 距离法建树
• 3.7.4 最大似然法建树
• 3.7.5 贝叶斯法建树
• 3.7.6 四种方法所建树的KH检验（Kisino-Hasegawa test）
• 第4章 讨论
• 4.1 数据的获得及评估
• 4.2 四种方法所建树的比较
• 4.2.1 COI基因四种方法构建树的比较
• 4.2.2 Cytb基因四种方法构建树的比较
• 4.2.3 联合数据集四种方法建树的比较
• 4.3 争议种属的系统发生关系分析
• 4.3.1 相似种属的区分
• 4.3.2 华秃蝗属与小蹦蝗属的系统发生关系
• 4.3.3 卵翅蝗亚科的系统发生关
• 第5章 总结
• 参考文献
• 附录1
• 附录2
• 附录3
• 附录4
• 附录5
• 附录6
• 附录7
• 附录8
• 附录9
• 附录10
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的论文