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分子系统学家一方面期望使用成熟的系统发育标记来分辨形态学上有争议的或基于形态特征难以做出判断的一些分类问题,或借助系统发育标记构建基因树以了解物种的进化历史,为其进化历程提出合理的系统发育假设;另一方面的挑战来自系统发育标记本身,分子系统学家期望为分类学分类定义一个单一的系统发育标记覆盖广范围的分类水平。本研究涉及两个部分,与当前分子系统发育研究领域的两个焦点话题有关。
麻蝇在其他研究领域已引起了足够的重视,但在分子系统发育研究领域仍是一块被忽略的处女地。本文应用两类系统发育标记,分别是细胞色素b基因和细胞色素c氧化酶亚基Ⅰ基因的部分片段通过系统发育分析研究与Parasarcophaga有关的分类问题。我们取样15种麻蝇代表当前形态分类的6个属,通过测序获得15种麻蝇的两类系统发育标记的部分序列。基于不同的理想尺度包括最大简约分析、最大似然分析以及贝叶斯分析,使用分离和连接数据来推定分类单元之间的系统发育关系。研究结果建议了三个属的单系性,即属Boettcherisca、属Liopygia以及属Parasarcophaga,清楚地证实了属Liosarcophaga以及属Pandelleisca的复系性。研究结果也表明两类系统发育标记的单个分析在某些特定的进化枝或节点上产生了冲突的系统发育分辨。连接数据的最大似然分析以及贝叶斯分析可信地分辨单个分析之间的冲突,为这些分类单元建议了新的系统学排列,大体上反映了当前形态分类对中心属Parasarcophaga的划分。本研究结果在很大程度上并不支持中心属假设所建议的分类排列。
本文的另一个部分是检测ITS2在有瓣蝇类高级阶元水平上系统发育重构的潜能以及探讨ITS2在有瓣蝇类中的进化规律。本部分分析的55个种的105条ITS2序列,代表有瓣蝇类的3个总科、4个科、8个亚科,其中40条序列检索于GenBank,65条序列系本研究测序结果。在线预测二级结构并用于指导排序,结合比较二级结构和排序结果可以鉴定到6个保守结构基元,功能限制产生的选择压力维持了其序列的高度保守性。研究结果暗示二级结构限制了ITS2序列的进化。序列特征分析揭示有瓣蝇类的ITS2区发生A-T偏斜,可能与A、T位点的重复有关。ITS2可变区序列表现出微卫星特征暗示滑脱链错配是ITS2进化过程中发生的重要遗传学事件。
在总科水平,应用保守结构基元确定所有分类单元2/3左右ITS2序列的位置同源性以进行排序;在亚科水平,使用了科Sarcophagidae和科CalliDhoridae分类单元的ITS2序列进行排序。基于部分或完整ITS2序列数据的邻接分析和贝叶斯分析产生了一些冲突,可能是因为数据处理技术、不同模型的选择以及可疑排列的存在。这些冲突为本研究抽取一致的信息来评估ITS2在高级阶元水平上的分辨潜能提供了充分的背景。目前的分析一致推定有瓣蝇类的单系性,表明科Sarcophagidae是一组单系类群,科Calliphoridae是一组复系类群,揭示了科Sarcophagidae和科Caliiphoridae有比较近的亲缘关系。完整ITS2序列的邻接分析和贝叶斯分析能很好的区分开科Sarcophagidae的两个亚科,支持了亚科Chrysomyinae的单系性。ITS2序列系统发育分析建议的亚科水平以上的系统发育关系与先前的形态学分析以及分子系统发育分析保持了高度的吻合性。另外,本文的研究结果也表明ITS2表征图能够用于尸食性蝇类种一级水平的鉴定。