基于全线粒体基因组的草蛉总科高级阶元系统发育及演化

The superfamily Chrysopoidea includes Chrysopidae and Hemerobiidae, which has the biggest biodiversity in Neuroptera. Chrysopoidea is a very important group to study the phylogeny of Neuroptera. Meanwhile, they are important natural enemy insects for pest biological control. There are many phylogenetic studies of Neuroptera on the family level or higher in recent years. However, the monophyly of Chrysopoidea as well as the higher level phylogenetic relationships in this group are still highly conflicted. Few studies have been done focused on the origin, divergence time and characteristics evolution for major groups of Chrysopoidea, especially based on the complete mitochondrial genome. This project aims to reconstruct a robust phylogenetic framework of Chrysopoidea based on complete mitochondrial genome. All the subfamilies of Chrysopoidea will be widely sampled. This project will explore the monophyly and the phylogenetic status of Chrysopoidea, resolve the higher level phylogenetic relationships between its subfamilies and locate the evolutionary important nodes from the divergence time. This project will provide new evidences for the origin and evolution of Neuroptera, as well as the characteristic evolution of the existing groups of Chrysopoidea. Besides, this project will benefit the studies on the conservation biology of natural enemy insects.

草蛉总科包括草蛉科和褐蛉科，是脉翅目种类最多的类群，是研究脉翅目系统发育与进化的关键类群，也是害虫生物防治的重要天敌昆虫。近些年脉翅目科级以上阶元的系统发育研究较多，但是草蛉总科的单系性问题及其内部高级阶元的系统发育关系却一直存在争议，其主要类群的起源、分歧时间以及现生类群的特征演化等方面研究偏少，尤其是基于全线粒体基因组的研究更是缺乏。本项目拟在对草蛉总科各亚科广泛而全面取样的基础上，基于全线粒体基因组证据，全面重建草蛉总科高级阶元系统发育框架，探讨草蛉总科的单系性、系统地位等问题，解析其内部各主要类群的系统发育关系；参考相关化石证据，结合分子钟方法，对草蛉总科高级阶元的起源演化重要节点进行时间定位。本项研究对促进脉翅目的起源演化研究以及草蛉总科现生类群的特征演化具有重要意义，同时也可以为草蛉总科天敌昆虫保护生物学研究提供重要的理论基础。

草蛉总科包括草蛉科和褐蛉科，是脉翅目种类最多的类群，是研究脉翅目系统发育与进化的关键类群，也是害虫生物防治的重要天敌昆虫。项目严格按照原计划执行，补充测定了草蛉总科57个代表种的全线粒体基因组数据，并且全部上传到GenBank数据库获得序列号；明确了草蛉总科昆虫线粒体基因组的组成、结构特征：草蛉总科昆虫线粒体基因组为环状闭合双链DNA（共37个基因），包含13个蛋白质编码基因、22个转运RNA、2个核糖体RNA和一个控制区，其中14个基因由N链编码， 23个基因由J链编码，完整线粒体基因组长度在15,880-18,748 bp之间，AT含量为77.17%-82.16%，最常用的起始密码子是 ATN，大部分蛋白质编码基因都是以完整的TAA或TAG终止，也有蛋白质编码基因以不完整的TA或T后面紧跟着tRNA终止的情况；基于全线粒体基因组数据重建了脉翅总目高级阶元系统发育关系，发现混合异质性模型更适合系统发育重建，明确了草蛉总科的单系性，刺鳞蛉科+（螳蛉科+鳞蛉科）作为草蛉总科的姐妹群。在草蛉科中，网蛉亚科和幻草蛉亚科为姐妹群，在草蛉亚科中亮草蛉族与尖草蛉族为姐妹群，草蛉族与绢草蛉族为姐妹群。在褐蛉科中，钩翅褐蛉亚科和脉褐蛉亚科互为姐妹群，绿褐蛉亚科与（广褐蛉亚科+益蛉亚科）+褐蛉亚科这一支互为姐妹群。草蛉总科的起源时间在三叠纪末期，草蛉科与褐蛉科分开在三叠纪。草蛉亚科是草蛉科最先分化出来的类群，大约143百万年前，网蛉亚科与幻草蛉亚科分开大约在129百万年前，草蛉亚科四个族都是在白垩纪中期出现。在褐蛉科内部脉褐蛉亚科、钩翅褐蛉亚科、绿褐蛉亚科都在侏罗纪末期出现，广褐蛉亚科、益蛉亚科、褐蛉亚科都在白垩纪中期出现。在本项目的资助下，共发表论文10篇，其中SCI收录8篇。研究结果不仅对脉翅目的起源和演化具有指导意义，而且也为草蛉总科昆虫天敌类群多样性保护及有效利用提供了重要的理论基础。