中國(guó)農(nóng)大新聞網(wǎng)訊?近日，植物保護(hù)學(xué)院劉星月教授團(tuán)隊(duì)，在國(guó)際著名進(jìn)化生物學(xué)期刊《Cladistics》上發(fā)表題為“Similar pattern, different paths: tracing the biogeographic history of Megaloptera (Insecta: Neuropterida) using mitochondrial phylogenomics”的重要研究成果。其團(tuán)隊(duì)利用分子系統(tǒng)學(xué)、歷史生物地理學(xué)方法全面研究了世界廣翅目系統(tǒng)演化及生物地理。該團(tuán)隊(duì)還聚焦廣翅目亞洲特有區(qū)系多樣性的形成，基于整合系統(tǒng)學(xué)、譜系地理學(xué)等方法對(duì)亞洲特有屬準(zhǔn)魚蛉屬Parachauliodes van der Weele, 1909、亞洲特有種普通齒蛉Neoneuromus ignobilis Navás的系統(tǒng)演化進(jìn)行了系統(tǒng)研究。相關(guān)成果于近期發(fā)表于國(guó)際著名昆蟲系統(tǒng)學(xué)期刊《Systematic Entomology》上。以上三項(xiàng)研究從不同分類階元尺度系統(tǒng)揭示了廣翅目昆蟲的演化歷史。

廣翅目Megaloptera隸屬于脈翅總目Neuropterida，是完全變態(tài)類昆蟲中較為古老原始的類群之一。該目全世界已知34屬，約390種。廣翅目幼蟲水生，對(duì)水質(zhì)變化較為敏感，可作為水質(zhì)監(jiān)測(cè)的指示性昆蟲。廣翅目成蟲遠(yuǎn)距離擴(kuò)散能力較弱，物種形成常與地理隔離造成的異域分化密切相關(guān)?，F(xiàn)生廣翅目昆蟲呈現(xiàn)明顯的間斷分布格局（disjunct distribution）。前期研究表明廣翅目起源于二疊紀(jì)，而大陸板塊漂移（continental drifting）對(duì)廣翅目在中生代之后的分化及現(xiàn)代地理分布格局的塑造具有重要作用，但其分化形成的歷史過程缺乏深入的解析。

劉星月教授團(tuán)隊(duì)獲得了世界廣翅目31屬99種的線粒體基因組數(shù)據(jù)（其中屬級(jí)階元占世界所有屬的90%）并重建了廣翅目屬間系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系。在此系統(tǒng)發(fā)育框架下，利用分歧時(shí)間估算和祖先分布重建揭示了廣翅目屬級(jí)水平系統(tǒng)演化的時(shí)空格局。研究結(jié)果顯示廣翅目為泛大陸起源；侏羅紀(jì)時(shí)期，勞亞古陸和岡瓦納古陸的分裂驅(qū)動(dòng)了齒蛉亞科和魚蛉亞科內(nèi)部的早期分化。雖然齒蛉、魚蛉和泥蛉現(xiàn)代全球分布格局相似，但其演化歷史卻不盡一致，因而廣翅目三大支系相似的間斷分布格局展現(xiàn)了“殊途同歸”的形成歷史。

圖1 廣翅目三大類群（齒蛉亞科、魚蛉亞科和泥蛉科）在世界呈間斷分布格局。

圖2 基于線粒體基因組數(shù)據(jù)的廣翅目分歧時(shí)間和祖先分布重建結(jié)果。

圖3 廣翅目三大類群隨泛大陸裂解發(fā)生的主要生物地理事件。

研究團(tuán)隊(duì)以特有分布于東亞主要島嶼的準(zhǔn)魚蛉屬Parachauliodes van der Weele, 1909及其近緣的華魚蛉屬Sinochualiodes Liu & Yang, 2006為研究對(duì)象，基于兩屬所有形態(tài)種的線粒體基因數(shù)據(jù)，重建了種間系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系?；谛螒B(tài)和分子整合證據(jù)，將華魚蛉屬修訂為準(zhǔn)魚蛉屬的次異名。通過分歧時(shí)間估算和祖先分布重建，解析了準(zhǔn)魚蛉屬物種時(shí)空演化格局。結(jié)果表明準(zhǔn)魚蛉屬起源于中新世的東亞大陸，隨日本列島與東亞大陸的分離，分化為兩支。中新世末期，分布于日本本州的分支通過陸橋從日本西南部經(jīng)琉球群島向南擴(kuò)散至臺(tái)灣。經(jīng)過一系列同域物種形成和與島嶼形成相關(guān)的異域物種形成事件，造就了準(zhǔn)魚蛉屬特殊的島嶼分布格局。

研究團(tuán)隊(duì)利用線粒體基因組及20個(gè)微衛(wèi)星位點(diǎn)，以普通齒蛉Neoneuromus ignobilis Navás為代表，首次對(duì)歐亞大陸廣翅目物種開展譜系地理學(xué)研究。研究表明該種中南半島和云南的種群早期分化可能是由地理隔離事件引起，中國(guó)中部和東部的群組由廣西西南部群組擴(kuò)散形成。種群歷史和生態(tài)位模型分析揭示了末次間冰期（LIG）以來普通齒蛉種群的持續(xù)擴(kuò)張，表明第四紀(jì)冰期氣候變化對(duì)東亞及東南亞生物區(qū)系的影響相對(duì)較弱。

圖4 準(zhǔn)魚蛉屬的時(shí)空演化格局。

圖5 普通齒蛉的種群遺傳結(jié)構(gòu)及種群進(jìn)化分析。

以上研究從廣翅目屬級(jí)和種級(jí)水平等不同角度解析了廣翅目系統(tǒng)演化格局，揭示了該目全球不連續(xù)分布格局的形成機(jī)制和亞洲區(qū)系分布的形成機(jī)制；亞洲特有廣布種的譜系分化歷史進(jìn)一步詳細(xì)地揭示了地質(zhì)歷史及氣候變化等因素對(duì)廣翅目物種種群分化的影響，對(duì)廣翅目物種多樣性保護(hù)及揭示地質(zhì)歷史變化過程具有重要意義。

中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)博士生蔣云嵐、林愛麗，碩士生楊帆（已畢業(yè)）分別為以上研究第一或共同第一作者，劉星月為通訊作者。中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)楊定教授、碩士生岳璐（已畢業(yè)），北京農(nóng)林科學(xué)院魏書軍研究員、曹利軍博士，加拿大麥吉爾大學(xué)Jessica P. Gillung博士，美國(guó)加州節(jié)肢動(dòng)物博物館Shaun L. Winterton研究員，英國(guó)大英博物館Benjamin W. Price博士，墨西哥國(guó)立自治大學(xué)Atilano Contreras-Ramos教授，奧地利維也納自然歷史博物館Ulrike Asp?ck博士，維也納醫(yī)科大學(xué)Horst Asp?ck教授，日本東京都立大學(xué)Fumio Hayashi教授，以及澳大利亞國(guó)家標(biāo)本館David D. Yeates教授參與了以上研究工作。該工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、教育部***獎(jiǎng)勵(lì)計(jì)劃、北京市自然科學(xué)基金、中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)“人才培育發(fā)展支持計(jì)劃”、國(guó)家動(dòng)物標(biāo)本資源庫(kù)等項(xiàng)目資助。