基于分子数据与形态特征的弄蝶总科系统发育研究

The family Hesperiidae, containing species commonly known as "skippers", is one of the largest families of butterflies. The superfamily Hesperioidea includes 4500 species, currently distributed among 567 genera in the world. In China, there are 368 species in 83 genera. In comparison to other butterfly families, our knowledge of hesperiid phylogenetic relationships remains poor. Phylogenetic relationships between genera and familes are inferred using nucleotide data from DNA sequences from four genes (18S rDNA、28S rDNA、16S rDNA and Cyt b) for 88 species and four butterfly outgroups. The base composition, ratio of transition and transversion, and genetic distance are analysed. All 92 taxa are evaluated and scored for morphological, behavioural and ecological characters. We combine four DNA sequence data matrices with our selected morphological characters in order to infer relationships among taxa. DNA data and morphological characters is concatenated and analysed as a single matrix under the parsimony criterion. Gaps are scored as missing, all characters are weighted equally and character state transformations are left unordered. Parsimony analyses is performed using PAUP*4.0b 10. We use the results of a combined analysis to identify morphological synapomorphies of suprageneric clades of Hesperiidae and to hypothesize a phylogenetic classification of the Chinese genera of Hesperiidae.

弄蝶总科是蝴蝶中独特的一类，全世界已知567属4500种，中国已知368种，是世界弄蝶区系重要组成部分。本项目拟选取弄蝶总科高级分类单元（属、族、亚科、科）代表种88种及外群4种（君主斑蝶等），进行18S rDNA、28S rDNA、16S rDNA及Cyt b基因片段测序，将序列中出现的颠换、转换、插入、缺失转换为数据；通过属到总科级形态分类特征筛选，确定极性和编码；分别根据4个基因联合分子序列及形态特征数据构建系统发育。在上述基础上，采用最大简约法、最大似然法、贝叶斯法构建基于形态特征与分子数据的系统发育；明确弄蝶主要高级分类单元的单系性与共同衍征；确定弄蝶总科中科、亚科、族级单元的系统发育关系；界定属到科级分类单元；修订现有分类系统。研究结果将为进一步开展整个蝶类昆虫系统发育研究奠定基础，并提高蝶类资源调查与分类鉴定水平。

弄蝶科隶属鳞翅目锤角亚目，是鳞翅目中重要而独特的类群。近年来基于分子数据的弄蝶科系统学研究也取得了一定的进展，但都因缺乏古北区和东洋区的标本，系统发育研究不完善。.基于分子系统学与比较形态学，选择线粒体Cyt b、ND1、COI三个基因联合系统研究了弄蝶科的系统发育关系；结果表明弄蝶科是一个单系类群，竖翅弄蝶亚科、珍弄蝶亚科、花弄蝶亚科和链弄蝶亚科的单系性得到强烈的支持。在国内首次提出中国弄蝶科昆虫分为5个亚科，验证了珍弄蝶亚科的单系性。提出中国弄蝶科支序关系为：竖翅弄蝶亚科Coeliadinae+（珍弄蝶亚科Eudaminae+（花弄蝶亚科Pyrginae+（链弄蝶亚科Heteropterinae+弄蝶亚科Hesperiinae）））。.选择线粒体Cyt b、ND1探讨了中国弄蝶亚科各族之间的系统发生关系，结果显示，钩弄蝶族、刺胫弄蝶族、弄蝶族为单系群，且亲缘关系较近，其亲缘关系为：弄蝶族Hesperiini+(刺胫弄蝶族Baorini+钩弄蝶族Ancistroidini)。.基于Cyt b、ND1和16s rDNA三个基因系统研究了中国刺胫弄蝶族各属间的系统发育关系，结果显示，稻弄蝶属、刺胫弄蝶属、谷弄蝶属和珂弄蝶属均为单系群，其中刺胫弄蝶属与谷弄蝶属亲缘关系较近，籼弄蝶属、拟籼弄蝶属和珂弄蝶属关系还不能确定。.完成黑边裙弄蝶、纬带趾弄蝶、无趾弄蝶三个种的线粒体全序列的测定和拼装，基因组长度分别为15359 bp、15282bp和15441bp，发现花弄蝶亚科中的黑边裙弄蝶的线粒体结构中多两个tRNA，分别为转运缺臂丝氨酸tRNA和转运谷氨酸tRNA，还发现该种存在独特的重复区，比较分析了其基因组成和结构特点。基于13个蛋白质编码基因的氨基酸序列,重建了82种鳞翅目昆虫的ML和BI系统树。结果显示:弄蝶科为单系群，竖翅弄蝶亚科、珍弄蝶亚科、链弄蝶亚科、弄蝶亚科的单系性得到验证，花弄蝶亚科为并系群。.采用光学显微镜和扫描电镜，研究了弄蝶昆虫触角和喙的各种感器，探讨了形态与功能的关系。.发表了相关研究论文15篇，其中SCI 收录论文5篇；出版专著1本；采集弄蝶标本3600多只。.本研究为进一步开展整个蝶类昆虫系统发育研究奠定良好的基础。