物种作为生物多样性的基本单位,其准确界定在物种形成研究、害虫防治以及保护生物学中具有至关重要的意义。随着现代生物学的不断发展,分子物种界定的重要性日益凸显。然而,当基于不同标准的推断出现冲突时,物种界定便面临很大挑战,这也在国内外学者间引发了争论与探索。近年来,借助基因组测序和生物信息学的综合方法为物种界定提供了新的技术与方法,提高了准确性和客观性。通常情况下,山区物种较为丰富,被视作物种形成的摇篮。山区物种丰富度高的主要影响因素可能有较高的环境异质性、冰期存在避难所以及天空岛效应等。以青藏高原及其周边地区为代表的东亚和东南亚山区环境被公认为研究物种形成的理想区域。
Journal of Systematics and Evolution(JSE)2023年第5期发表了南开大学生命科学学院卜文俊教授研究团队题为“Integrative taxonomy of the stalk‐eyed bug genus Chauliops (Heteroptera: Malcidae: Chauliopinae) reveals orogeny‐driven speciation”的研究论文(https://doi.org/10.1111/jse.12931)。此项研究以半翅目突眼长蝽属(Chauliops)昆虫为对象,深入解析了该属分布于青藏高原东缘和东南缘物种的多样性和演化历史。突眼长蝽属隶属于束长蝽科(Malcidae)突眼长蝽亚科(Chauliopinae)。这类昆虫是豆类植物的重要害虫,目前已知主要分布于青藏高原东缘和东南缘,部分物种还延伸至中南半岛以及我国东南丘陵地区。由于其个体较小,在形态学鉴定方面存在较大困难,且一直缺乏基于多类型数据的整合分类研究,对其物种演化历史及影响因素更缺乏了解。
图1. 突眼长蝽属分布、系统发育及物种界定
研究人员综合运用核基因组SNP数据以及线粒体基因组数据,选取了来自55个地理样本的215头个体,获取了215头的简化基因组(ddRAD)和COI数据;此外还获得了10个物种35头个体的线粒体基因组数据。通过采用整合分类学方法,结合形态分析、群体遗传学方法和多种分子物种界定方法,明确了青藏高原东缘和东南缘突眼长蝽属的分类、系统发育以及物种演化历史。在该区域发现了四个新物种,即拟平伸突眼长蝽C. parahorizontalis Li & Bu, 2023、白斑突眼长蝽C. albida Li & Bu, 2023、驳腿突眼长蝽C. bicoloripes Li & Bu, 2023和拟锥突眼长蝽C. paraconica Li & Bu, 2023。系统发育和分歧时间估算结果显示,突眼长蝽属内部分为四个分支,属内物种多样化事件主要发生在700–100万年前和2500–1300万年前两个时间段,这与青藏高原的两次历史隆升事件时间一致,说明造山运动可能为青藏高原东缘和东南缘突眼长蝽属物种的多样化提供了契机。
本研究将种群遗传学手段引入物种界定研究领域,结果表明将种群遗传学手段与物种界定技术方法相结合是解决近缘物种界定难题的有效途径。同时,以突眼长蝽属为例解析了青藏高原隆升阶段的造山运动可能是驱动青藏高原东缘和东南缘物种多样化的关键因素。
南开大学生命科学学院卜文俊教授研究团队长期致力于半翅目异翅亚目昆虫的分类、系统发育与演化、谱系地理及适应性进化等方面的研究,近年来在Molecular Biology and Evolution、Molecular Ecology、Cladistics、Systematic Entomology、Molecular Phylogenetics and Evolution等期刊连续发表论文,取得了一系列丰硕成果。
南开大学已毕业博士研究生李艳飞(现为南开大学助理研究员)和王树景(现为南开大学副教授)为论文的第一作者,南开大学卜文俊教授和薛怀君教授为通讯作者。课题组成员周嘉悦博士、郑晨光博士以及南京林业大学高翠青副教授也参与了该项研究。该工作得到国家自然科学基金等项目的资助。
责编:王率真
Journal of Systematics and Evolution (JSE)是以分类、系统发育和进化为核心内容,以描述和理解生物多样性为服务目标的多学科综合性国际学术期刊,主要发表系统与进化生物学领域的研究成果。JSE是中国科学院期刊分区表生物学大类1区期刊,中国科技期刊国际影响力提升计划项目(2013–2018)和中国科技期刊卓越行动计划项目(2019–2023、2024–2028)支持期刊。最新JCR影响因子3.4,排名60/265,位于Q1区。获第三届、第四届中国科协优秀科技论文奖。2023年连续第十二年荣获“中国最具国际影响力学术期刊”奖。
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