华绿螽属（直翅目）的物种形成过程和机制

The process and mechanism of speciation has been the basic questions of evolutionary biology. Effects of uplift of Tibetan Plateau and Quaternary glacial - interglacial cycles on the formation of the modern biota have been intriguing. In the genus Sinochlora, only one species is widely distributed in tropical and subtropical regions of East Asia, and others (including two widespread and many endemic species) are distributed in southern China (including the Himalayas, Hainan and Taiwan Islands), with exception of one species endemic in northern Vietnam. Widespread species often possess overlapping distribution with the endemic ones. Sinochlora species have unique differentiation modes of characteristics of male genitalia and of the mitochondrial genomes. The project intends to carry out research about diversification processes of Sinochlora, based on the principles and methods of molecular systematics and biogeography. First, combing morphological characteristics and molecular markers including mitochondrial genes and introns in single-copy nuclear genes, we will reconstruct phylogeny of Sinochlora, make species delimitation and investigate gene flow during speciation. Further, we will carry out the research on evolution of the morphological and molecular characteristics and the spatial and temporal patterns of diversification. Our studies will clarify the process and mechanism of the formation of species, and understand the effects of the uplift of the Tibetan Plateau and the Quaternary glacial movements on distribution patterns of Sinochlora.

物种形成的过程和机制一直是进化生物学研究的基本问题。青藏高原的隆起和第四纪冰期--间冰期的循环交替对现代生物区系形成的影响一直是科学界感兴趣的焦点问题。华绿螽属仅有一种广泛分布在东亚的热带和亚热带地区，其它物种（包含两个广布种和多个狭域种）多分布在中国南部（包括喜马拉雅、海南和台湾），仅有一种为越南北部特有种；且广布种和狭域种多为重叠分布。该属物种具有独特的雄性生殖器和线粒体基因组特征分异模式。本项目拟在已有经典分类学和线粒体基因组学研究的基础上，应用分子系统学和谱系生物地理学的原理和方法，开展其物种多样化过程研究。首先，联合形态特征、线粒体基因和核内单拷贝基因内含子等分子标记，进行属内系统发育构建、物种界定和基因流的研究。在此基础上，进行该属物种形态和分子特征的演化及多样化的时空模式的研究。本研究有助于阐明物种形成的过程和机制，理解青藏高原的隆起和第四纪冰期活动对现代生物区系形成的影响。

华绿螽属Sinochlora隶属于螽亚目，露螽亚科 (Phaneropterinae)，是日本-韩国-东洋界分布型，广泛分布于中国南部，属于陆生大型无脊椎动物。到目前为止该属共发现16个物种，其中15个分布于中国。在中国的分布地内包含喜马拉雅山区和西南山区两个生物多样性热点地区，了解其生物多样性的演化机制具有重要意义。本研究首先应用经典分类学特征进一步准确进行物种界定；应用线粒体基因组对华绿螽属进行系统发育构建，及研究其形态特征和分子特征的演化。并且，以华绿螽作为代表，通过在其分布地进行广泛取样，运用遗传学原理与方法，对中国分布的15个物种，共271个个体进行系统发育研究；并且，选取三个广布种和三个地方特有种进行比较谱系地理学研究，在群体水平上进行了种群动态和谱系分化研究，探索了影响华绿螽系统发育格局的原因以及华绿螽属内物种既有地方性特有种又有广布种的特殊分布格局的产生原因；另外为了探索华绿螽能否作为环境变化的指示物种，我们进行了物种和种群水平的遗传多样性的比较研究，并且结合生态位模型分析，探索了华绿螽对第四纪冰期的响应机制。发现：华绿螽的分化受气候变化的影响，气候变化、物种本身的适应能力及食物等因素共同影响华绿螽的分布格局。基因渐渗是导致目前遗传格局的主要原因。确定龙胜温泉风景名胜区为冰期避难所，应引起更高的保护重视。后续研究考虑选用具有更高解析力的分子标记（线粒体基因组、微卫星等），增加种群个体数，检测本研究中推断的冰期避难所种群是否存在扩张信号；添加朝鲜、韩国和日本的标本，验证东海陆桥在物种迁徙过程中所起的作用。我们的结果可能作为所研究区域的喜暖陆生无脊椎动物的进化史和谱系地理学研究的模板。