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[硕士论文] 汪前
生态学 安徽大学 2018(学位年度)
摘要:奥锹甲属(Odontolabis Hope)隶属于鞘翅目(Coleoptera)锹甲科(Lucanidae)奥锹甲族(Odontolabini)。该属目前已知约50种(包含亚种),均分布于东洋界。该属锹甲不仅具有外部形态差异显著的雌雄二型、雄性多型,且存在不同的色斑型,特别是雄性上颚特征常截然不同。这些因性二型、雄性颚型变化及不同色斑型所导致的同种内的表型差异,给基于经典形态的物种鉴定和分类带来诸多困扰。且属内不同种间的雌性外部形态、雌雄外生殖器的解剖特征也很相似,进一步加剧了该属分类研究的混乱局面,多个疑难种团的物种界定有待解决。目前还缺少利用分子系统学研究相关的方法和技术来探索该属的分类学问题。
  本研究选取了三个线粒体基因(COI、16S rDNA和Cytb)以及两个核基因(Wingless、CAD)为目的基因,通过多基因联合标记,利用RAxML云端网站或者raxmlGUI1.5b1本地软件、MrBayes等软件,采用最大似然法、贝叶斯法等方法重建了东洋界奥锹甲属18个代表种的系统发育关系;同时也对中华奥锹甲种团不同地理种群的62个个体(Odontolabis sinensis complex包括鞘翅窄圆红斑的中华奥锹甲O.sinensis、鞘翅宽三角形黄斑的华美奥锹甲O.fallaciosa及鞘翅具有二者间过渡斑型的个体)进行了系统发育关系分析;并利用ABGD、GMYC以及PTP方法对中华奥锹甲种团进行了物种界定分析。为了解该属线粒体基因的进化,本研究也对该属代表种的线粒体全基因组进行高通量测序及分析。主要研究结果如下:
  (1)共获得基因序列480条,其中:COI序列112条、16S rDNA序列79条、Cytb序列68条、Wingless序列118条、CAD序列103条。
  (2)奥锹甲属的系统发育重建显示:奥锹甲属Odontolabis和新锹甲属Neolucanus呈姐妹群关系,支持了前期的相关研究结论;二者是奥锹甲族的重要成员;奥锹甲属是一个单系,其代表种的拓扑结构反映了它们的遗传分化与其地理分布的关系密切,即分布于东南亚各个岛屿的部分代表种形成了独立的“岛屿支系”,而跨“大陆-岛屿”间断分布的部分代表种则聚成了一支。少数样本未能获得有效的16S rDNA、CAD基因序列,进行系统发育分析时它们的拓扑结构位置都表现不理想。这可能是由于这两个基因序列都较长、缺失了较多遗传信息所致。
  (3)中华奥锹甲种团的系统发育关系及物种界定:系统发育分析表明在种团内部分成了三支:华东南的一支(含O.sinensis、O.fallaciosa及二者间过渡斑型个体,含来自安徽、广西、广东、贵州雷公山、浙江、湖南、四川、福建的个体);而西藏的种群(鉴定为O.fallaciosa tf1)聚为一支;滇西南的种群(鉴定为O.fallaciosa tf2)也始终聚为一支。通过ABGD、GMYC以及PTP方法进行物种界定,均与系统发育分析具有一致性,没有过分现象。华东南的一支界定为同一个种,其地理种群间的遗传距离是0.001~0.027,也进一步支持了这些鞘翅色斑不同的个体均为一个种,即它们都是O.sinensis的不同色斑型。而西藏、滇西南的种群因样本量较少,初步考虑与分布在印度的O.cuvera关系密切。
  (4)通过高通量测序技术,首次获得了华美奥锹甲O.fallaciosa的线粒体全基因组序列,并向GenBank提交了数据。其线粒体全基因组的结构组成和密码子使用情况均符合典型昆虫的线粒体结构特点,其是一个封闭的双链圆环结构,由13个蛋白质编码基因(cox1-3,ND1-6,ATP6、ATP8、ND4L和Cytb),22个tRNA基因,2个rRNA基因(rrnS(12S)和rrnL(16S))和一个控制区组成,蛋白质编码基因的起始密码子除cox1为AAC外其余均是ATN。利用12个蛋白质编码基因(PCGs)的系统发育树则表明O.fallaciosa和盾锹甲属的Aegus angustus具有共同祖先。
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