基于分子和形态等特征的东亚野螟亚科属群系统分类及演化关系研究

The subfamily Pyraustinae is one of the largest subfamilies in the Crambidae. The larvae of many species are economically important pests in agricultural and forestry crops. The subfamily Pyraustinae currently contains more than 1,400 recognized species placed in 239 genera. The majority of genera are distributed in East Asia with 120 genera. However, because the generic level taxonomy and phylogeny have not been well-studied, and identification of closely-related genera and species is extremely difficult, this has caused confusion in the classification of Pyraustinae worldwide. Therefore, we propose to combine the morphological characteristics with standard barcode region of the mitochondrial cytochrome c oxidase subunit Ⅰ gene using nuclear markers (EF-1α, WG) with the aims of moving research ahead in three research area: 1) providing a generic revision for East Asian general in preparation for a revision of most Pyraustinae genera worldwide; 2) identifying of closely related species based on DNA barcode and revealing the phylogenetic relationships based on analysis of morphological and host preference differentiation, biogeographic information and sequence divergency; 3) illuminating phylogenetic relationships of East Asian genera to reveal the distribution patterns that combines faunal distribution and biogeography with continent drift theory.

野螟亚科是螟蛾总科、草螟科中较大的亚科，是一类农林业的重要经济害虫，迄今全世界已知239属1400余种，古北、东洋区物种多样性丰富，其中东亚分布有120余属，是世界野螟亚科属级单元的分布中心。但目前该类群在东亚地区的属级分类混乱，研究严重滞后；近缘属、种的划分非常困难，此外，其系统演化关系不清，严重阻碍了世界范围内该类群的深入研究。因此，本项目拟结合形态、DNA条形码标准线粒体COI基因和2个核基因 (EF-1α、WG)等特征综合分析，旨在完成3方面的研究工作：1) 订正东亚属级分类单元，为世界野螟亚科的属级分类单元修订奠定基础；2) 基于DNA条形码对近缘种分子鉴定，结合形态及寄主分化、生物地理变迁及基因序列差异，揭示近缘种的谱系形成、进化地位及系统发生关系；3) 围绕属群的区系特点及进化历史，结合大陆变迁及重要的地质事件，重建其系统演化关系，揭示属群现有分布格局的成因。

本项目首次运用DNA条形码技术对东亚野螟亚科昆虫进行了系统研究。通过对收集整理的千余号标本分类鉴定、COI基因测定，初步建立了该地区野螟亚科昆虫DNA条形码数据库，共测定了30属109种的389条COI基因DNA条形码序列，其中包括中国30属101种的373条DNA条形码序列（约占我国已知属种的63%、38%）。DNA条形码分析结果表明，遗传距离2.0%可作为该亚科大多数物种的界定标准，NJ树也能将大多数形态种正确归类和区分（物种分辨率93.9%）。结合形态学和分子证据，提出了2新种，4个隐存分类单元，发现中国1新记录属、9新纪录种，丰富了该地区野螟亚科昆虫区系。采用最大简约法（MP）、最大似然法（ML）和贝叶斯法（BI），分别基于COI基因及联合COI基因和形态特征做了系统发育分析，结果表明该亚科并非单系群，不支持前人提出的观点。项目实施过程中指导、协助指导研究生4人，培养优秀本科毕业生3人。发表SCI论文1篇，发表会议论文摘要1篇，待发表研究成果4篇。项目期间到山西、海南等10余省市自然保护区采集，到国内多家单位访问研究，参加4次国际学术会议，与国内外同行专家进行了深入、广泛地合作研究和交流，为后续研究奠定了良好的基础。本项目建立的DNA条形码参考文库，为该类群的准确分子鉴定和分类研究提供了重要的理论依据和数据支撑。