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直突摇蚊亚科是摇蚊科中最大的一个亚科,迄今已记录12个属群的132属。同时被国际摇蚊学界公认为是系统发育关系最复杂的分类单元。该亚科与摇蚊科已知其它10个亚科之间的系统学关系以及亚科内基于形态学划分初步确定的12个属群是否为单系群、属群之间以及属群内各属之间的系统发育关系长期以来一直是一个悬而未决而且争议颇多的难题。本研究首次应用分子生物学技术手段,对直突摇蚊亚科高级分类阶元进行了系统发育关系的分析研究,论文分为四个部分:
第一部分总论:对摇蚊科及直突摇蚊亚科的分类学和系统发育研究的历史及现状进行了简单的回顾,并对其中相关的系统发育研究工作进行了总结。同时还简要的介绍了分子系统学研究方法,研究现状,建树方法,线粒体基因与核基因在昆虫中的应用,总结了摇蚊科分子系统学研究的概况。
第二部分:系统阐述了取样原则和方法步骤。具体介绍了研究过程中标本采集,鉴定,试验方法,设备型号,分析软件,运算过程与参数等实验步骤。
第三部分:用PCR产物直接测序法测定了直突摇蚊亚科及外群33属39种线粒体基因COII和16SrRNA、核基因28SrDNA的部分片段序列,使用ClustalX1.83进行序列比对,MEGA4.1进行序列组成分析,按照线粒体基因、核基因、核基因之间联合、线粒体与核基因之间联合分别组成单基因及联合数据集。在PAUP*4.0中采用NJ法、MP法、ML法以及在Mrbayes V3.1.2中的贝叶斯系统发育推论法构建了直突摇蚊亚科高级阶元系统发育关系,得出以下结论:
1.线粒体基因COII及16S rRNA具有昆虫线粒体所具有的高A+T含量,分别为69.8％,和78.4%;COII的变异位点数目最多,16SrRNA的次之,而核28SrDNA最保守,其A T含量与线粒体基因之间存在着明显的区别。
2.数据分析结果显示:COII的第三位点在分类单元间存在碱基组成偏向性;16SrRNA及COII的第三位点存在碱基替换饱和现象;PTP检验揭示四个数据集及其联合数据集都含有显著区别于随机信号的系统发育信息;ILD检验显示核基因间不存在异质性,其它联合数据集之间存在异质性。
3.采用四种方法对四个数据集以及各联合数据集分别构建MP,ML,NJ,BI树,比较它们之间的差异,结果表明联合数据集四种树解析力在解释一些属群关系方面优于单基因建树,而且核基因与线粒体联合要优于核基因联合树,四个基因片段联合ML树和BI树优于MP树和NJ树。分析认为基因联合可以增加树的解析力,进而推测单个基因数据存在的系统发育噪音如碱基偏向性,碱基替换饱和,以及基因间的不相合因素可能在联合建树时彼此消长从而提高了树的稳健性。
4.基于分子数据构建的直突摇蚊亚科内类群间系统发育关系
①裸须摇蚊属为较早分化出来的类群,解释了该属在该亚科中的原始性。
②棒脉一真开氏摇蚊属群较早被分出,支持依据形态特征得到的该属群是一个单系的推论,也解释了在形态上它们具有相似的一些近祖特征,它们之间的关系为((心突摇蚊属,真开氏摇蚊属)雅明摇蚊属)(棒脉摇蚊属,提尼曼摇蚊属))。
③环足摇蚊复合体得到很好的支持,它们的关系为((((环足摇蚊属,拟毛突摇蚊属)齿摇蚊属)拟突摇蚊属)(流环足摇蚊属,刀突摇蚊属))构成环足摇蚊属复合体:但是没有与直突摇蚊属形成环足一直突摇蚊属群,由于研究所取的直突种类有限,我们的结论有待于进一步寻求更多,更充分的证据。
④((陆直突摇蚊属,伪直突摇蚊属)拟毛突摇蚊属)构成伪直突摇蚊属群;(拟开氏摇蚊属,克莱施密摇蚊属)构成姐妹群;(流环足摇蚊属,刀突摇蚊属)构成姐妹群;苔摇蚊属与沼摇蚊属或与施密摇蚊属、伪施密摇蚊属形成姐妹群,以上属间关系与传统形态学观点一致;(异三突摇蚊属,中足摇蚊属)形成姐妹群没有得到形态学上的支持。
第四部分,总结了该文的主要结果并对得到的结论进行了分析与比较,并提出了该论文的创新之处和不足之处,同时对今后进一步工作提出了设想。