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[硕士论文] 莫文洲
农业昆虫与害虫防治 华南农业大学 2017(学位年度)
摘要:尼泊尔果蝇(D.nepalensis)和三黄果蝇(Drosophila trilutea)是takahashii物种亚群中的两个近缘种。它们除了翅斑上有区别外,外部形态及雄性外生殖器等特征没有区别,D.nepalensis具有翅斑,而D.trilutea不具翅斑。为了解这两个近缘种的物种分化程度,尤其是翅斑在性选择中所扮演的角色,本论文基于杂交和回交实验了解了杂交后代的可育性、翅斑大小和性比;以配偶选择实验判断性选择在两个物种中的存在情况;录制大量求偶视频,观察并分析这两个近缘种的求偶行为及其行为要素;分析求偶歌的类型及参数;并探讨翅斑与求偶中“伸展双翅”行为之间的关系及其在性选择中的意义性选择。获得如下实验结果。
  1)求偶高峰、杂交、回交及其后代翅斑大小:D.nepalensis和D.trilutea羽化后第2天开始观察到求偶行为,到第6天出现求偶高峰。杂交和回交结果显示,D.nepalensis雌蝇与D.trilutea雄蝇杂交可产生可育的F1雌蝇,不育的F1雄蝇。F1雄蝇翅斑显著小于母本雄蝇,回交后代雄蝇翅斑小于母本雄蝇,但没有显著性差异。而D.trilutea雌蝇与D.nepalensis雄蝇存在明显的交配前隔离,无法达成交配。
  2)性选择及翅斑的影响:配偶选择和翅斑改造实验结果显示,攀爬前和攀爬后均为雌蝇选择占主导。对于没有翅斑的D.trilutea雄蝇,人工添加翅斑后雄蝇与同种雌蝇的交配成功率明显低于无处理组,显示D.trilutea雌蝇与D.nepalensis雄蝇杂交时所存在的强烈交配前隔离现象可能很大程度上由D.nepalensis雄蝇上的翅斑所致。
  3)求偶行为:不具翅斑的D.trilutea及具有翅斑的D.nepalensis具有相似的求偶行为程序,均展示出定向(orientation)、触碰(tapping)、跟随(following)、振动单翅(wing vibration)、环绕(circling)、双翅剪刀式运动(scissoring)+身体摆动(body swing)的伸展双翅(wings display)、尝试攀爬(attemptto mount)等行为要素。两者明显不同的是“伸展双翅”行为要素:不具翅斑的D.trilutea以大幅度摆动双翅(<90-180°),而具有翅斑的D.nepalensis以小幅度摆动双翅(>90-180°),导致单位时间内的摆动次数比D.trilutea多,具有更多机会向雌蝇展示翅斑。
  4)求偶歌分析结果显示,两个物种均产生不连续的脉冲歌和连续的脉冲歌。D.trilutea产生的不连续脉冲歌因脉冲长度(pulselength,PL)不同分为两种,连续脉冲歌因脉冲内循环波数(cycle number,CN)不同也分两种,共有四种脉冲歌。D.nepalensis则分别只产生一种PL较长的不连续脉冲歌和一种CN较多的连续脉冲歌。
  5)翅斑与求偶中“伸展双翅”行为要素之间的关系及其在性选择中的意义:求偶中,具有翅斑的D.nepalensis雄蝇对雌蝇展示的小幅度频繁的“伸展双翅”行为,对于不具翅斑的D.trilutea雌蝇是一种负面的行为。对于翅斑消失的D.trilutea虽然仍具“伸展双翅”的行为,但展示这种行为的个体数量降低,且伴随着大幅度慢速的“伸展双翅”行为。D.trilutea的“伸展双翅”行为可能伴随着翅斑消失在进化中正在改变并慢慢丢失。对于D.nepalensis,翅斑所伴随的是快速小幅度的“伸展双翅”行为,展示该行为的个体数较高,但它并不是必须的,在求偶中它可能是居于求偶歌之下的备选策略。另外,当求偶时有竞争对手的情形下,展示“伸展双翅”的求偶成果往往容易被其他雄蝇所窃取,翅斑可能给予D.nepalensis雄蝇在种内或种间竞争中的优势,从而获得交配的权利。
  本论文所获得的研究成果为解析近缘种的物种形成机制以及翅斑和“伸展双翅”求偶要素在性选择中的作用提供了新的数据,在物种形成和进化遗传学研究中具有重要的意义。
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