Morphological evolutionary trends and their implications for the phylogenetic analysis of metendosternite in Chinese dung beetles (Coleoptera, Scarabaeidae)

后胸叉骨是昆虫胸部的内骨骼,是重要的肌肉联结点,在昆虫运中起着不可替代的作用.该结构在鞘翅目高级阶元系统发育关系重建中扮演了重要角色,但由于其在低级阶元间的差异较小以及在形态分析中使用困难等因素限制,致使后胸叉骨的研究并未受到广泛重视.国内学者对于甲虫后胸叉骨的研究非常少,甚至长期以来没有中文名称,相关内容只零星散布于教科书和学位论文中,针对蜣螂后胸叉骨形态学研究尚未见报道.本文对金龟科蜣螂亚科9族65种的后胸叉骨进行了详细的比较形态学研究,归纳了族级形态特征,进而探究蜣螂后胸叉骨形态演化趋势及其在系统发育分析中的意义.此外,还对利用现代形态学和几何形态学等方法研究后胸叉骨功能形态的前景进行了阐述.     

蜣螂后胸叉骨的几何形态学分析及其适应进化研究

【目的】甲虫的后胸叉骨是基部位于后足基节关节处,端部游离在胸腔内的几丁质构成的内骨骼。后胸叉骨作为胸腹部运动肌肉的联结点,在甲虫运动过程中扮演了重要角色,同时也承载了分类和系统发育信息。蜣螂根据其习性可分为滚粪球和直接掘洞两类行为类型。通过传统的比较形态学方法,我们无法得知滚粪球或直接掘洞的行为对后胸叉骨形态的影响。本研究旨在利用定量的几何形态学方法探究蜣螂后胸叉骨形态对不同行为选择压力的响应关系。【方法】对76种蜣螂后胸叉骨的形态多样性进行二维几何形态学定量评估;利用显微CT和计算机三维重建方法,对直接掘洞类蜣螂和滚粪球类蜣螂的代表种西班牙粪蜣螂Copris hispanus和忠诚泽蜣螂Kheper devotus的后胸叉骨进行三维重建,用于比较两者的三维形态差异。【结果】经过几何形态学分析可知,两类蜣螂后胸叉骨背面观和侧面观的马氏距离和普氏距离的p值均低于0.0001,表明两类蜣螂的后胸叉骨的形态存在显著性差异;通过对C.hispanus和K.devotus后胸叉骨3D模型的比较发现,两类蜣螂后胸叉骨的最大区别在于后胸叉骨的端半部(叉臂和中突)。前者的叉臂细长,中突面积大,背立脊呈窄条状且不发达;后者的叉臂宽扁,叉臂基半部十分宽大,中突面积小,背立脊呈鳍状且十分发达。【结论】滚粪球或直接掘洞的行为会对蜣螂后胸叉骨的形态有显著性影响,蜣螂后胸叉骨形态与滚粪球和直接掘洞两种行为的选择压力显著相关,这与后胸叉骨所附着的胸部肌肉参与相关运动关系密切。本研究为探索昆虫形态与功能关系提供了一个有益范例。     

内唇在蜉金龟亚科中用于分属和分族的分类学价值

【目的】蜉金龟亚科（鞘翅目：金龟科）成虫外部形态高度趋同,种间相似性大,属族等高级阶元的鉴别特征混乱,因此构建新的形态指标系统极为重要。近年来内唇形态广泛应用于蜉金龟的分类学研究,并能有效区分部分种类,然而内唇在高级阶元的分类学价值和应用范围仍未可知。【方法】本文选取276属818种金龟为研究对象,其中包括蜉金龟亚科7族259属799种,以及外群样本17属19种（蜣螂亚科13属14种,沙金龟亚科4属5种）,利用几何形态学手段量化蜉金龟内唇的形态学信息,评估了属级和族级的区分度,并联合支序系统学方法,重建了蜉金龟祖先内唇形态。【结果】根据主成分分析显示,属级阶元的形态总方差为0.032 131 27,族级为0.032 914 63,内唇在属族间变异程度接近（两者相差约3%）,揭示了内唇形态在高级阶元间基本保持稳定,适合用于分类鉴定。为了进一步探索内唇在高级阶元的分类归属是否也接近,随之对样本进行判别函数分析。结果显示,仅基于内唇形态,98.49%的属可被正确鉴定,族级有98.41%的正确率,表明内唇在属级阶元间的判别归类略胜于族级阶元,内唇适合应用于高级阶元的判别归类。结合系统发育树,重建的内唇祖先形态显示其多变区域包括上内唇根基部、侧缘,内唇前区和内唇外缘等6个特征,不仅验证了前人对内唇的部分特征应用,也发现了新的形态指标。【结论】本研究利用定量形态学方法证实了内唇适用于蜉金龟高级阶元分类,同时为外部形态趋同类群提供了新的特征筛选与评估范式。     

脉翅总目系统发育研究进展

脉翅总目是全变态类昆虫中起源较早的古老类群之一,有关该类群的分类及系统发育研究对阐明全变态类昆虫的起源演化具有重要意义。文章就脉翅总目的系统地位、目级阶元、科级阶元和属种级阶元的系统发育几个方面的研究进行综述,着重介绍近年来国内外取得的研究成果,其中包括基于形态和分子数据所得的最新系统发育假设。最后,对脉翅总目系统发育研究中尚未解决的主要问题进行归纳。     

rDNA在昆虫纲系统发育研究中的应用

昆虫纲是动物界种类最丰富的一个类群,研究昆虫的系统发育对了解生物进化历程及进化机制都有重要意义。传统的系统发育研究主要依赖于物种的生物学性状、形态解剖特征、以及生物地理学信息等。但是,随着学科的发展,也遇到了一些传统方法难以解决的困难,例如：由于物种间可供比较的形态学性状是有限的,一些进化距离较远的类群难以统一分析,这对于高级分类阶元的研究尤为突出;由于超同进化的存在,不同类群的物种可能表现出相似的形态特征;用形态特征定义一个分类阶元,就必须对标本的完整性、性别、生长阶段有严格的要求;此外,对形…     

蝽科Dalpada属群的系统发育分析(半翅目)

作者对Halyini族中Dalpada属群的9个属级阶元的代表属作了形态学研究,选取头、翅、腹部、雌、雄外生殖器以及受精囊等方面的18项形态特征,运用PAUP程序进行支序分析,得出该属群的属级关系支序图,并对该属群的系统发育进行了讨论。     

直翅目昆虫分子系统学研究新进展

对1994年以来国内外在直翅目昆虫种群遗传变异及进化、种及种下阶元的分类鉴定、种上阶元的系统发育分析及分子进化等分子系统学方面的研究进展进行了综述。近年来,蝗亚目昆虫分子系统学方面的研究成果较为丰富,而有关螽亚目的分子系统学研究较少。线粒体基因和核基因序列联合分析、整个基因组全序列分析以及分子数据与形态学的密切结合将是分子系统学未来发展的主要研究手段。     

常用核基因序列在双翅目昆虫系统学中的研究进展

双翅目昆虫分为长角亚目和短角亚目,前者主要类群包括蚊、蠓、蛉和蚋,后者主要类群为虻类和蝇类。国内外学者对双翅目昆虫形态分类和分子系统发育关系研究均较多。本文整理总结了几种主要核基因在双翅目昆虫进化和系统发育关系的研究资料,结果显示:双翅目的单系性得到了众多形态学、生物学和分子数据的支持,多数系统发育研究认为传统的长角亚目为并系,短角亚目是一个单系,其主要类群舞虻下目、环裂类、有缝组和有瓣蝇类均为单系,但非环裂类、无缝组为并系,无瓣类可能为并系;基本搞清了有重要医学意义和与环境关系密切的类群,特别是有瓣蝇类各科类群分类系统的进化关系;双翅目昆虫发生辐射进化的三个分支节点时间即:低等双翅目(蚊类)2.2亿年、低等短角亚目(虻类)1.8亿年、有缝组(蝇类)6500万年;大量双翅目昆虫自然生命史历经吸血性、植食性和寄生性,有2.6亿年以上的演化历程。从相关核基因研究中总结出:18SrRNA、28SrRNA和CAD基因能很好的解决高级阶元从目到属的系统发育问题;EF-1ɑ基因和White基因更适合从科到属水平的分类阶元;ITS基因一般应用在从属到种水平的低级分类阶元,并被广泛应用到双翅目昆虫分子系统学研究中。     

线粒体DNA序列在半翅目异翅亚目昆虫分子系统学上的应用

随着PCR技术的发展以及大量DNA序列的累积,昆虫分子系统学近年来快速发展。线粒体DNA(mtDNA)序列相对于核内DNA序列进化速率较快,常被用于昆虫的系统发育研究。本文综述了国内外学者利用各种线粒体DNA序列来研究半翅目异翅亚目昆虫系统发育的研究概况。总结发现,COⅠ、COⅡ、12S rDNA、16S rDNA、Cytb、ND1、ND2和ND5等线粒体区段被用于半翅目异翅亚目系统发育的研究,其中以COI、COⅡ、16S rDNA和Cytb应用最广泛,但目前尚缺乏不同分子标记间的联合分析。进一步的研究最好在选定半翅目异翅亚目昆虫的分类阶元(如科间、亚科间、科内属间、种间或种内)后,集中测定线粒体某几个区段的DNA序列,然后进行单一分析和联合分析,并与传统形态学研究结果进行比较,可望全面分析半翅目异翅亚目昆虫的系统发育关系。     

线粒体Cyt b基因与昆虫分子系统学研究

细胞色素b(cytochrorrle b,Cyt b)是线粒体13个蛋白质编码基因中结构和功能被研究得最为清楚的基因之一,该基因的进化速度适中,适合研究种内到种间甚至科间的系统发育关系,研究内容涉及种及种下阶元的分类鉴定、种上阶元的系统发育分析、种群的遗传变异和进化研究、分子进化研究等方面,本文对Cyt b基因的分子特点及其在昆虫系统学研究中的应用进行综述。     

昆虫后翅形态进化研究获得新进展

<正>昆虫是地球上最繁盛的生物类群,翅的获得在昆虫演化历程中扮演了重要角色。长久以来,后翅特征在昆虫的识别和种类鉴定中就已获得广泛应用且具重要价值。伴随着支序系统学的发展,后翅成为系统发育研究中非常重要的特征来源。但是后翅的形态是否能够反映整个昆虫的系统发育并未获得证实。而且前人对后翅形态进化的     

碧蛾蜡蝉线粒体基因组全序列首次测定

自从1758年林奈建立半翅目后,有关半翅目高级阶元间的系统发育关系就一直存在争论。蜡蝉总科被认为是决定半翅目系统发育关系的一个重要分类单元。目前,GenBank中已有很多半翅目昆虫的线粒体基因组全序列或接近全序列,但是至今还没有关于蜡蝉总科昆虫线粒体基因组全序列的报道。因此测定蜡蝉总科昆虫的线粒体基因组全序列对于半翅目昆虫系统发育关系的研究具有重要意义。     

直突摇蚊亚科部分属28S rDNA D1序列的分子系统发育关系(双翅目,摇蚊科)

利用28S rDNA D1部分基因序列对直突摇蚊亚科代表性属级阶元进行了分子系统学研究。测定了12个内群属和2种外群的28SrDNAD1片段,并结合GenBank中3个同亚科种类该基因的同源序列进行了分析。采用2种建树方法(距离邻近法NJ和最大俭约法MP)分析了直突摇蚊亚科内属级分类单元的分子系统发育关系。结果表明,滨海摇蚊属Clunio位于系统发育树的基部,与该属营海洋生活的特殊性一致。心突摇蚊属和真开氏摇蚊属互为姐妹群,流环足摇蚊属和刀突摇蚊属互为姐妹群,此结果与基于形态学的系统发育研究相结果一致。其它属间的系统发育关系因尚无前人研究而有待做进一步研究。本研究同时证明28S rDNA D1基因片段在分析摇蚊科昆虫属级及属内阶元关系上具有一定的指导意义。     

盔唇瓢虫族（鞘翅目：瓢虫科）系统分类研究进展

盔唇瓢虫族昆虫是瓢虫科中一类重要的捕食性天敌,主要捕食介壳虫,是该类害虫的重要生物防治天敌。盔唇瓢虫族昆虫研究历史悠久,目前世界盔唇瓢虫族包括22属超过280种,其中有9属42种分布在中国。该族许多属建立时间早,鉴别特征的原始描述不够详细,导致属间界定模糊,属的地位时常受到质疑且变动频繁。一些种类丰富,形态多变、且分布广泛的属如盔唇瓢虫属、光缘瓢虫属仍缺少世界性的订正研究。随着瓢虫科分子系统发育研究的开展,瓢虫科经典分类系统受到了较大的挑战,而盔唇瓢虫亚科已被证实为非单系起源的类群。目前,将盔唇瓢虫族归入瓢虫亚科得到绝大多数瓢虫科分子系统发育研究的支持,但与其它类群的亲缘关系仍存争议。尽管已有研究对盔唇瓢虫族现存所有属的系统发育关系进行了分析,但部分类群缺少分子数据,导致这些类群在该族系统发育关系中的位置并不明确。本文回顾了国内外盔唇瓢虫族的分类历史,记述了目前该族在瓢虫科的分类地位以及族下系统发育关系进展,最后对盔唇瓢虫族分类研究存在的问题及未来研究进行了展望。     

六足总纲系统发育研究进展与新分类系统

简要综述了昆虫分纲、分目的历史变化,包括昆虫分目多少的变化,昆虫是纲级还是总纲级阶元的变化,昆虫各目分类地位系统排列的变化以及六足总纲系统发育研究进展。根据近10年来形态特征与分子测序数据相结合的系统发育研究,整理出六足总纲与系统发育支序分析相一致的分类系统,对昆虫35目的分类运用了10个分类阶元。在此基础上,删减次要分类阶元,提出简明分类系统,既反映每个高级分类单元的单系性,明晰各目的共祖近度,又减少了分类阶元层次,方便各分类单元的识别与鉴定。六足总纲Hexapoda分为4纲:原尾纲Protura(包括蚖目Acerentomata、华蚖目Sinentomata、古蚖目Eosentomata),弹尾纲Collembola(包括弹尾目Collembola),双尾纲Diplura(包括双尾目Diplura),昆虫纲Insecta。昆虫纲分为单髁亚纲SubclassMonocondylia(包括石蛃目Archaeognatha)与双髁亚纲SubclassDicondylia。双髁亚纲分为衣鱼部DivisionZygentoma(包括衣鱼目Zygentoma)与有翅部DivisionPterygota。有翅部分为10个总目、27目。     

COⅡ基因在昆虫分子系统学研究中的作用和地位

细胞色素氧化酶Ⅱ(cytochromeoxidaseⅡ,COⅡ)基因位于线粒体DNA(mtDNA)上,编码细胞色素氧化酶亚基Ⅱ,该亚基为细胞色素c提供重要的结合位点。COⅡ基因进化速率较快,是昆虫分子系统学研究中理想的分子标记。目前,已经利用该基因从各个分类水平对昆虫系统发育关系、物种形成与分化、种群遗传与变异及生物地理等方面做了广泛的研究。研究表明,利用该基因可以很好地解决昆虫属、种及种下分类单元的系统发育问题,但是在解决科、亚科等高级阶元的系统发育关系时仍存在一些局限,COⅡ基因与其他mtDNA及核基因的联合分析能够更好地解决昆虫的系统发育问题。     

蚜虫与其初级内共生菌进化关系: 假说及演化机理

蚜虫是半翅目(Hemiptera)中一类取食植物韧皮部汁液的昆虫, 由于具有一些独特的生物学特征, 是研究重要适应进化问题的理想模型。蚜虫体内存在一类专性的胞内共生菌Buchnera, 对于蚜虫营养代谢和正常发育有重要贡献, 被称为蚜虫的初级内共生菌。蚜虫-Buchnera是研究共生关系的理想模型, 两者系统发育格局的研究有助于理解生物间专性共生关系的演化。本文系统综述了两者在不同分类水平（高级阶元、 低级阶元）上的系统发育关系研究。现有证据暗示： 两者在低级阶元水平上具有系统发育一致性, 而在高级阶元水平上可能没有平行演化关系, 这些对早期研究提出的平行演化假说提出了质疑。在现有研究的基础上, 本文建议从增加取样类群、 增加基因数目和数据量、 系统发育一致性检验等几个方面开展更深入的系统发育研究, 并开展Buchnera的转移实验, 从而检验Buchnera的横向转移及其基因在不同蚜虫支系中的进化速率一致性, 以便更客观地揭示蚜虫-Buchnera的进化关系。     

药用昆虫神农洁蜣螂炮制品DNA条形码序列的测定与分析

当药用昆虫被加工炮制成碎块或粉末状态时,其昆虫类别和真伪的鉴别就显得十分困难。未经准确鉴定的药用昆虫会影响临床用药安全。为寻找准确、灵敏且快速的检测方法,采用DNA条形码技术,分别以药用神农洁蜣螂(Catharsius molossus)炮制品药材的完整和破碎个体为研究材料,对其mtCOI基因进行提取、扩增及测序分析,探讨DNA条形码技术对炮制后药用蜣螂鉴定的可行性。通过对不同DNA提取方法的比较,成功从炮制后干燥药材虫体内提取出总DNA并扩增出mtCOI基因片段。测序分析结果表明mtCOI基因序列能够区分神农洁蜣螂和其形态近似种。作为药用神农洁蜣螂DNA条形码标准片段的mtCOI基因序列已投递至GenBank。研究还表明,碎块状药用蜣螂药材中混杂有一定比例的其他昆虫。该结果有助于建立适合加工炮制后药用蜣螂的DNA条形码分子鉴定标准,并为保证临床用药安全提供支持。     

数学形态学在昆虫分类学上的应用研究.Ⅰ.在目级阶元上的应用研究

根据昆虫图像,对半翅目（Hemiptera）、鳞翅目（Lepidoptera）、鞘翅目（Coleoptera）的34种昆虫提取形状参数、叶状性、球状性等7项数学形态特征进行了统计分析,从而论证了各项数学形态特征在目级昆虫分类阶元上作为分类特征的可行性和可靠性,并从数学形态学角度对所涉及到的同阶元昆虫类群的亲缘关系做了描述。结果表明,在作为目级阶元分类特征时,各项特征的可靠性依次为：(似圆度、偏心率、亮斑数)＞(叶状性、球状性、圆形性)＞形状参数。由这些特征的差异显著性可知,从数学形态特征角度讲,3个目的亲缘关系远近大小依次为：半翅目与鞘翅目＞半翅目与鳞翅目＞鳞翅目与鞘翅目。     

数学形态学在昆虫分类学上的应用研究.Ⅰ.在目级阶元上的应用研究

根据昆虫图像,对半翅目（Hemiptera）、鳞翅目（Lepidoptera）、鞘翅目（Coleoptera）的34种昆虫提取形状参数、叶状性、球状性等7项数学形态特征进行了统计分析,从而论证了各项数学形态特征在目级昆虫分类阶元上作为分类特征的可行性和可靠性,并从数学形态学角度对所涉及到的同阶元昆虫类群的亲缘关系做了描述。结果表明,在作为目级阶元分类特征时,各项特征的可靠性依次为：(似圆度、偏心率、亮斑数)＞(叶状性、球状性、圆形性)＞形状参数。由这些特征的差异显著性可知,从数学形态特征角度讲,3个目的亲缘关系远近大小依次为：半翅目与鞘翅目＞半翅目与鳞翅目＞鳞翅目与鞘翅目。