中国棘缘蝽属的DNA条形码研究

摘要

DNA条形码已经被用于异翅亚目多个类群的鉴定，但这些研究缺乏对同属近缘种及同种不同地理种群间和种群内不同个体遗传距离变异幅度的分析。
　　本研究选取半翅目异翅亚目缘蝽科棘缘蝽属（Cletus St(a)l）为研究材料，探讨DNA条形码用于鉴定同属近缘种及同种不同地理种群间和种群内不同个体的可行性。棘缘蝽属是我国较为常见的缘蝽种类，中国已知7种，种间外观非常相似，但由于在某些重要分类特征上存在种间与种内变异的交叉，为物种的准确鉴定带来困扰。本研究通过分析棘缘蝽属共计52个采样点、366头个体（包括中国的360头标本，以及尼泊尔的6头标本）的长度为982bp的COI序列，得到以下主要结论:
　　NJ/ML/BI系统发育树、jMOTU(Cutoff=3％)、ABGD(P=1％-3％)及指标向量(Indicator vector)分析虽仍将中国分布的棘缘蝽属划分为7个种，但支持稻棘缘蝽C.punctiger(Dallas，1852)和禾棘缘蝽C.graminis Hsiao&Cheng，1964为同一个种并且确定短肩棘缘蝽C.pugnator(Fabricius，1787)在中国也有分布。不同地理种群的稻棘缘蝽和禾棘缘蝽形成相互嵌合的一个分支，生殖节等形态特征也极为相似，C graminis应当为C.punctiger的异名。尽管稻棘缘蝽和禾棘缘蝽形成的支系内部存在较大的遗传分化(0-4.36％)，然而其内部最大遗传距离依然小于属内最小种间遗传距离(6.57％)。同理，分布于中国云南、台湾等地区的短肩棘缘蝽与较为广布的长肩棘缘蝽C.trigonus（Thunberg，1783）各自形成不同的支系，并且互为姊妹群，而这两个分支之间的平均遗传距离为7.1％（由此估计的分歧时间为7-11.83百万年），大于属内最小种间遗传距离，生殖节等形态特征也存在细微的稳定的差异。用TaxonDNA对这七个种进行鉴定成功率分析，以3％为阈值，“Best match/Best close match/All species barcodes”三项指标的值均为100％。此外，种内及种间遗传距离分析也表明存在明显的条形码间断(barcoding gap)。
　　综上所述，对于中国棘缘蝽属种类的鉴定，DNA条形码可以作为一种快速有效的鉴定方法，但是同时要考虑属内种间最小遗传距离和系统发育分析结果。本研究也为DNA条形码解决同一个属内的近缘种的鉴定问题提供了例证。另外，在某些类群中不能以3％的遗传距离阈值作为物种界定的标准。在利用遗传距离初步界定是否存在隐存种时，应考虑以属内最小种间遗传距离为阈值，而不是3％的经验值，否则可能会高估物种的多样性。
　　通常认为取样地点及取样个体数会影响DNA条形码鉴定的准确性，但很少有实例对此观点进行验证，本研究同时也分析了综合取样对于DNA条形码准确鉴定的影响。研究表明，部分种类最大种内遗传距离并非随着地理距离的增加而增加，即使是同一个地点，同一个物种的遗传距离也会大于1％，甚至超过3％，所以1个地点只选取1-2头个体并不能充分地估计一个物种的遗传多样性。综合取样（每个种选取多个地点、每个地点选取多个个体）对于DNA条形码数据库的可靠性尤为重要。

目录

声明

摘要

第一章 引言

第一节 DNA条形码

1．1．1 DNA条形码简介

1．1．2 DNA条形码应用简介

1．1．3 DNA条形码研究进展简介

1．1．4 异翅亚目条形码研究简介

1．1．5 取样策略与鉴定成功率

第二节 棘缘蝽属简介

1．2．1 棘缘蝽属概述

1．2．2 本属种类的危害

1．2．3 生物学及相关研究

1．2．4 中国棘缘蝽属的种类

1．2．5 中国棘缘蝽属分类存在的问题

第二章 实验材料和方法

第一节 实验材料

2．1．1 材料选取

2．1．2 实验试剂

2．1．3 实验仪器

第二节 实验方法

2．2．1 基因组提取

2．2．2 PCR引物的设计

2．2．3 PCR条件及测序

2．2．4 序列确认

第三节 数据处理和分析方法

2．3．1 数据整理

2．3．2 序列特征分析

2．3．3 遗传距离分析

2．3．4 系统发育树分析

2．3．5 ABGD分析

2．3．6 jMOTU分析

2．3．7 指标向量(“Indicator vector”)分析

2．3．8 鉴定成功率分析

2．3．9 几种方法的比较及应用

第三章 实验结果

第一节 序列特征分析结果

第二节 遗传距离分析结果

第三节 系统发育树分析结果

第四节 ABGD分析结果

第五节 jMOTU分析结果

第六节 指标向量(“Indicator vector”)分析结果

第七节 鉴定成功率分析结果

第四章 总结与讨论

第一节 棘缘蝽属条形码研究结论

4．1．1 禾棘缘蝽应当为稻棘缘蝽的异名

4．1．2 稻棘缘蝽种内存在较大的遗传分化

4．1．3 中国存在短肩棘缘蝽

4．1．4 长肩棘缘蝽种内存在前胸背板侧角长度的变异

第二节 DNA条形码可以应用于棘缘蝽属物种的鉴定

第三节 综合取样与DNA条形码鉴定准确率的关系

参考文献

致谢

个人简历