粉虱科主要类群线粒体基因组及分子系统发育研究

Mitochondrial genome is a kind of molecular marker that includes abundant phylogenetic information and has been widely used to reconstruct insect phylogeny. Compared with other hemipterans, the published complete mitochondrial genome sequences of Aleyrodidae are still rare. This situation has no good to the reconstruction of Aleyrodidae phylogeny. It is necessary to determine more complete mitochondrial genome sequences for whiteflies. This research is to sequence 24 complete mitochondrial genomes from different species in 12 genera belonging to 2 subfamilies of Aleyrodidae. And we will infer the phylogenetic relationships within Aleyrodidae using MP, ML and Bayes analyses based on the mitochondrial genome data. Many whiteflies are important pests to agriculture. Although some studies have been performed on these species, the systematic taxonomy of the whole family Aleyrodidae has been dragging behind. Our study will present the first phylogenomic analysis on the mitochondrial genomes of Aleyrodidae.

线粒体基因组是一种信息含量丰富，被广泛应用于昆虫分子系统发育研究的分子标记。与其它类群相比，已公布的粉虱科昆虫的线粒体基因组序列非常稀少，不利于基于线粒体基因组构建粉虱科的系统发育关系，有必要补充更多的粉虱科昆虫的全序列。本项目拟选取粉虱科2个亚科12属24个种，测定其线粒体基因组全序列，并联合已有的半翅目昆虫线粒体基因组数据通过最大简约法、最大似然法和贝叶斯法构建粉虱科的系统发育关系。很多粉虱科种类是重要的农业害虫，尽管人们对这些具有重要经济价值的粉虱开展了深入的研究，但是粉虱科作为整体而进行的系统分类研究却十分滞后，目前还没有一个关于粉虱科的系统发育研究报道。本项目的开展将填补与粉虱科相关的分类鉴定及系统发育研究领域的空白。

线粒体基因组序列是目前广泛应用于昆虫系统发生研究的一类分子标记。本研究以粉虱科（昆虫纲：半翅目）为主要研究对象，分别采用传统的第一代Sanger测序和下一代Illumina测序技术对粉虱科及相关昆虫类群进行线粒体基因组的重建，并结合NCBI已经公布的昆虫线粒体基因组序列分析了半翅目、粉虱科等相关类群的系统发生关系。在此项目的支持与资助下，我们已经获得了八种粉虱（烟粉虱Bemisia tabaci、非洲小粉虱Bemisia afer、桔绿粉虱Dialeurodes citri、温室粉虱Trialeurodes vaporariorum、黑刺粉虱Aleurocanthus spiniferus、柑桔刺粉虱Aleurocanthus citriperdus、瘤粉虱Aleurotuberculatus sp.以及粉虱Aleyrodinae sp.）的线粒体基因组完全或部分序列。此外，得益于下一代测序技术的高通量和基因组测序成本的急剧下降，我们通过基因组从头测序技术获得了多种昆虫的基因组范围数据。我们的线粒体基因组比较分析显示，粉虱线粒体基因组具有显著的基因重排和加速的序列进化率。我们的系统发生重建证实了粉虱科是整个半翅目中进化速率最快的一支；胸喙亚目为广义半翅目中最原始的一支，进而否定了同翅目的单系性。此项目的研究成果已经陆续发表在11篇SCI期刊。此研究将有益于今后人们基于线粒体基因组序列以及更大规模的全基因组数据对相关昆虫类群进行系统基因组研究。