蝽科部分种类线粒体COⅡ基因分子进化与系统发育研究（半翅目：异翅亚目）

论文摘要

蝽科是半翅目-异翅亚目中最常见的大科之一,全世界已知760属4100种,国内已知170多属,500余种。蝽科全部为陆生昆虫,大多数为植食性种类,是重要的农林害虫,其中益蝽亚科为捕食性种类,是重要的天敌昆虫和生物防治的利用对象,因此,该科昆虫具有十分重要的经济意义。国内外已从分类学、细胞学、生物化学、生态学、生物防治等各个方面对蝽科进行了广泛的研究。在系统学方面,蝽科内亚科及属种间的系统发育关系一直存在着较大的争论,目前已从外部形态特征、卵形态特征、染色体等方面进行过探讨,各家意见不一。本文从形态学与分子系统学两个方面分别对蝽科部分种类进行了研究,形态学方面,选取蝽科昆虫40个重要的外部形态特征,采用Wagner简约法建立了蝽科部分种类的系统关系;分子系统学方面,采用特异性引物扩增并测定了蝽科及关系较近的盾蝽科、荔蝽科和土蝽科23种昆虫线粒体COⅡ基因585 bp长度的序列,借助系统发育分析相关软件,采用邻接法（NJ）、最大简约法（MP）、最大似然法（ML）及贝叶斯推论法（BI）4种方法从科、亚科、属等分类水平探讨了蝽科部分种类的系统发育关系。综合两方面数据的系统发育结果,可以得出如下结论: 1.基于蝽科40个外部形态特征简约性分析结果表明,4个亚科的关系为Phyllocephalinae+（Asopinae+（Pentatominae+Podopinae））,蝽亚科Pentatominae与舌盾蝽亚科Podopinae关系较近,短喙蝽亚科Phyllocephalinae与其他3个亚科的关系较远。 2.蝽科19种昆虫线粒体COⅡ基因序列中,A、T、G、C平均含量分别为39.8%、31.8%、12.5%、15.8%,A+T含量为71.7%,G+C含量为28.3%,表现出很强的A+T含量偏向性。除弯刺黑蝽外,其他所有昆虫所测定COⅡ基因序列都编码195个氨基酸,平均变异率为40.5%,所有昆虫都不含半胱氨酸（Cys）,由19种氨基酸组成,其中亮氨酸（Leu）与异亮氨酸（Ile）的含量最高。 3.蝽科19种昆虫COⅡ基因序列转换/颠换值总体为0.9,颠换略大于转换,在系统发育分析前对序列进行了替换饱和性分析,结果显示碱基替换没有明显的饱和趋势。碱基替换中转换的发生以T与C之间为主,颠换以T与A之间为主,密码子第三位点发生的替换最多（87.2%）。 4.蝽科19种昆虫之间的遗传距离显示,同一属内种间的遗传距离最小,如辉

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第一部分前言

1 半翅目分类学研究概述

2 蝽科研究概况

2.1 蝽科形态特征

2.2 蝽科系统学研究概述

2.3 国内蝽科昆虫的研究成就

2.4 国外蝽科研究概述

3 分子系统学概述

3.1 分子系统学定义

3.2 分子系统学研究方法

4 系统发育树的构建方法

4.1 距离矩阵法

4.2 简约性方法

4.3 最大似然法

4.4 贝叶斯推论法

5 分子特征和形态特征的比较

6 线粒体DNA特点及其在昆虫分子系统学中的应用

6.1 昆虫线粒体DNA的特点及应用

6.2 COⅡ基因的特点及其在昆虫系统学研究中的应用

7 半翅目-异翅亚目昆虫分子系统学研究概况

8 本课题研究的目的及意义

第二部分蝽科部分种类形态学研究

1 蝽科与蝽总科其他科的区别

2 蝽科内各亚科间区别

3 蝽科部分种类检索表

4 蝽科部分属种鉴别要点

5 蝽科部分种类简约性分析

第三部分材料和方法

1 实验材料

1.1 标本的采集、固定、保存、鉴定及选择

1.2 实验试剂

1.3 实验设备与耗材

2 实验方法

2.1 总DNA提取

2.2 DNA样品检测

2.3 线粒体COⅡ基因部分序列的PCR扩增

3 实验数据分析方法

3.1 序列校对与确认

3.2 序列比对

3.3 序列组成分析

3.4 COⅡ基因序列系统发育信号检测

3.5 系统发育树的建立

3.6 进化树分支可靠性和置信度的检验

第四部分结果与分析

1 基因组总DNA提取、PCR扩增及COⅡ基因序列测定

1.1 基因组总DNA提取

1.2 PCR扩增结果

1.3 PCR产物测序

2 数据处理与分析

2.1 序列拼接与对准

2.2 蝽总科部分种类COⅡ基因序列及系统发育分析

2.3 蝽科部分种类COⅡ基因系统发育分析

2.3.1 序列组成分析

2.3.2 密码子使用频率与氨基酸组成分析

2.3.3 碱基替换分析

2.3.4 遗传距离分析

2.3.5 数据组系统发育信号检验

2.3.6 蝽科部分种类系统发育重建

2.4 蝽亚科11种昆虫COⅡ基因系统发育分析

2.4.1 数据组系统发育信号检验

2.4.2 蝽亚科11种昆虫系统发育树的建立

2.5 真蝽属5种昆虫系统发育分析

3 分析讨论

3.1 蝽科昆虫形态特征

3.2 蝽科部分种类COⅡ基因片段的序列组成和分子进化

3.3 COⅡ基因序列数据系统发育信号评估

3.4 蝽总科4科8种昆虫的系统发育关系

3.5 蝽科部分种类系统发育关系

3.6 蝽亚科部分种类系统发育关系

3.7 真蝽属5种昆虫系统发育关系

3.8 四种系统发育推断方法的比较

3.9 线粒体COⅡ基因在蝽科系统发育重建中的有效性

3.10 分子系统学研究中需要注意的几个问题

第五部分结论

参考文献

附录1 实验测定的23种蝽线粒体COⅡ基因序列

附录2 蝽科部分种类COⅡ基因测序荧光峰图

致谢

攻读学位期间发表及撰写的论文

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