蜚蠊总科系统发育及褶翅蠊分类地位研究－基于形态特征和线粒体基因组数据

The superfamily Blattoidea is the most complex and economically important group of Blattodea. In addition to ordinary wild cockroaches, there are also important domestic pests. There are non-social cockroaches and also social cockroaches - termite and eusocial cockroaches - Cryptocercus. At present, studies have shown that Anaplecta, which is considered to be a transitional group between low-level cockroach and higher cockroach, is also closely related to the superfamily Blattoidea, but the genetic relationship between the groups is blurred and controversial. The goals of this project are to: 1)investigate the species diversity and distribution pattern of the Blattidae and Anaplectinae in China, through the comprehensive investigation of the South China, Southwest, Central and East China regions; 2) confirm the taxonomic status of Anaplecta by combining the morphological and molecular phylogenetic studies; 3) perform the phylogenetic analysis of superfamily Blattoidea and Anaplectinae based on mitochondrial genome through constructing the phylogenetic tree by using the method of Maximum Likelihood and Bayesian Inference; 4) calculate the divergence time by means of fossil calculation and infer their origin and differentiation of each group in order to establish the foundation of phylogeny and evolution for Blattodea in further study.

蜚蠊总科是蜚蠊目中组成最复杂、最具经济重要性的类群，除了普通的野生蜚蠊之外，也不乏重要的家居害虫；有非社会性蜚蠊，还有社会性蜚蠊－白蚁和亚社会性蜚蠊－隐尾蠊；目前有研究表明被认为是低等蜚蠊和高等蜚蠊的过渡类群的褶翅蠊也与蜚蠊总科关系密切，但各类群之间亲缘关系模糊不清，争议颇多。本项拟使用线粒体基因组数据据，采用ML及BI两种方法，构建蜚蠊总科及褶翅蠊的系统发育树，澄清蜚蠊总科内各类群之间以及与褶翅蠊的亲缘关系，使用化石标定的方法通过Beast软件推算各类群的分化时间；通过比较形态学和分子系统发育研究相结合的方法确定褶翅蠊的分类地位；通过对我国华南、西南、华中、华东地区进行系统的调查，弄清蜚蠊科和褶翅蠊在我国的物种多样性水平及分布格局；为进一步深入研究蜚蠊目乃至网翅总目系统发育关系奠定扎实的基础。

我国蜚蠊总科分类研究起步较晚，早期对蜚蠊总科蜚蠊的分类研究主要集中在美洲大蠊等卫生害虫及白蚁类群的分类鉴定，其余鲜有涉及。直到2010年，本课题组开始隐尾蠊科的调查。在本项目之前，课题组已系统地整理了我国蜚蠊科已知种类，同时对我国隐尾蠊种类及分布进行了大量调查研究工作，这些前期工作为本项目的实施奠定了良好的基础。. 在项目的资助下，课题组进行了大量调查，不仅进一步揭示了我国该类群的物种多样性水平，而且在探讨蜚蠊总科各亚群之间的关系上也取得了丰硕的成果。课题组进行了10余次调查，涉及我国华南、西南、西北、华中等地区。经过调查研究，进一步整理了我国已知分类单元，补充了描述及特征图；同时发现并描述新分类单元30余个（已发表25个），其中包括1新亚科、1新属；提出属级新异名1个，发现新记录种若干。该项研究使我国褶翅蠊种类从5种发展到23种；蜚蠊科也增加了7个新分类单元。这些基础工作极大丰富了课题组的研究材料，为进一步深入研究奠定了良好的基础。. 在形态分类研究中，本项目开展了褶翅蠊外部形态与雌雄外生殖器结构特征与其他蜚蠊总科类群的比较研究，表明褶翅蠊与蜚蠊总科其他类群关系近缘，支持褶翅蠊归入蜚蠊总科，而非硕蠊总科。在分子系统发育研究中，本项目以线粒体基因组数据对蜚蠊总科进行系统发育研究，采用多种数据集、多种分析方法分析，结果支持褶翅蠊应归属于蜚蠊总科。本项研究还明确了蜚蠊总科六个亚群之间的亲缘关系，即褶翅蠊科和辉蠊科、蜚蠊科和工蠊科、隐尾蠊科和白蚁超科分别互为姐妹群；明确了蜚蠊科大蠊属是一个并系群，现归属于大蠊属的多数种类与模式种美洲大蠊并不近缘；反而美洲大蠊与侧缘雪蠊关系近缘；发现郝氏蠊属位于蜚蠊科基部分支，可能是不同于蜚蠊科已有亚科的新类群。本项目研究结果为弄清蜚蠊目各类群的亲缘关系，构建符合自然历史进化的分类系统奠定了坚实的基础。