刺齿跳属(弹尾纲)综合分类和系统发育

Homidia is a dominant genus of Collembola in China, species abundance and distribution of this genus are closely relate to human activities. It is a important biological indicator and the optimal material for ecology research. Previously, morphological taxonomy is the major issue of this genus. However, the study of this genus with barrier since unconspicuous morphological characters differentiation, indistinct taxonomic significance of morphological characters and uncertain phylogeny. Here, integrative taxonomy is employed based on morphological and molecular evidences (mtDNA COI, ITS, 18SrDNA and 28SrDNA) to establishing the DNA barcoding data, identifying the specimens, revealing cryptic species diversity and new species; meanwhile, reconstructing the phylogeny and morphological characters evolutionary proceeding, evaluating the taxonomic significance of morphological characters, exploiting new characters for taxonomy of this genus; furthermore, estimating the potential species diversity from china. Through the project implementation, we can identifying specimens accurately, evaluating significance of morphological characters for taxonomy correctly of this genus, completely revising this genus, providing a new taxonomical framework and consolidating the basis of ecological application study of this genus.

刺齿跳属（Homidia）是弹尾纲（Collembola）的中国优势属，其物种组成和分布与人类活动密切相关，是一类重要的环境指示生物和理想的生态研究材料。形态分类是该属研究的主要内容，但该属形态特征分化不明显，特征的分类意义不明确，属内系统发生不确定，整体研究遇到瓶颈。本项目将形态与分子（mtDNA COI, ITS, 18SrDNA, 28SrDNA）结合，采用综合分类的方法，来构建DNA条形码数据库，鉴定刺齿跳属标本，揭示隐存种和新种多样性；同时，重建属内物种系统发生，再现形态特征的演化过程，评估形态特征的分类意义，开发形态分类新特征；并估测中国潜在的物种多样性。通过本项目的研究，可以准确鉴定刺齿跳属标本，正确评估形态特征的分类意义，系统厘定刺齿跳属，并提出分类新体系，为该属的生态应用研究奠定基础。

刺齿跳属（Homidia）因其成体的弹器齿节内侧具齿和第IV腹节背面前缘具“眉毛”状刚毛而明确区别于其他跳虫类群。它对生境的要求较低，通常会分布在一定干扰的生境中，在中国的东部与南方分布广泛，是弹尾纲的中国优势属。它的物种组成和分布与人类活动密切相关，是一类重要的环境指示生物和理想的生态评估监测对象。形态分类是该属当前研究的主要内容，但该属内形态特征分化不明显，形态特征的演化过程和分类意义未被揭示，属内系统发生不明确，隐存种情况不明确，整体系统分类研究遇到瓶颈。本项目采用综合分类的分析方法，整合形态特征与分子数据，在以下三方面进行了探索：1）刺齿跳属标本形态特征的描述与基因序列（mtDMA COI, ITS）的测定，形态与多基因结合的综合分类及特定基因种间分类阈值的评估；2）基于线粒体和核基因的刺齿跳属系统发育重建，物种形态特征演化过程的重现；3）刺齿跳属物种多样性估测。通过本项目，对采集自中国、韩国和美国的标本进行了综合分类鉴定，准确鉴定了刺齿跳属标本，确定种间mtDNA COI 基因8-10%为刺齿跳属分类阈值；借助分子标记，构建了该属的DNA条形码数据库，揭示了Homidia formosana, Homidia latifolia等物种的隐存种；对属内物种间系统发生进行重建，明确了物种的进化关系和形态特征的演化过程，对形态特征的分类意义进行了系统评估，提出了以体色为直观特征、以基因信息为辅助特征的分类新体系；发现了中国刺齿跳属的10个新种，并对中国刺齿跳属的物种多样性进行了初步的估测，预测中国刺齿跳属的可超100个物种。通过本项目，为刺齿跳属的系统分类提出了新的分类体系，为物种的准确鉴定提供可靠的方法，为隐存种的揭示提供了有效的方案；同时，为刺齿跳属物种多样性在生态风险、生态预警与生态评估中的应用研究奠定了基础。