近期，中国农业大学植物保护学院李轩昆副教授联合国外学者在elife上发表题为The evolutionary history of the ancient weevil family Belidae (Coleoptera: Curculionoidea) reveals the marks of Gondwana breakup and major floristic turnovers, including the rise of angiosperms的研究论文。
在超过4亿年的时间里，昆虫与植物共同经历了进化的过程，在适应重大环境变化的同时也相互影响着彼此的发展。中生代（大约2.52亿年前至6600万年前）期间发生的两个关键事件深刻地改变了昆虫和植物之间的互动模式：一是开花植物逐渐取代裸子植物成为地球植被的主导；二是冈瓦纳大陆分裂成多个独立的大陆，如南美洲、非洲、南极洲和澳大利亚等。通过对矛象科（Cerambycidae）昆虫演化历史的研究，我们可以更深入地理解这两个事件如何塑造了昆虫-植物之间的关系。矛象科现有360多种，分为40个属，属于象甲总科的一个早期分支。研究表明，矛象科起源于侏罗纪时期，并且最初与裸子植物有关联。随着被子植物在晚白垩纪和古近纪时期的多样化和生态地位的上升，矛象科昆虫逐渐开始转移到这些新的植物资源上。该科昆虫在南半球显示出最高的属级多样性，它们的食性广泛，既包括以松柏类或苏铁等裸子植物为食的种类，也有许多取食于被子植物的种类，比如棕榈科、蛇菰科、鞭寄生科、卫矛科、桃金娘科和葡萄科等。成虫主要啃食植物的茎部，有时也会食用花粉；而幼虫则通常在腐烂树枝的树皮及木质组织、花蕾、果实以及裸子植物的球果中发育。研究矛象科的目的在于探讨两个核心问题：1) Belinae亚科下的Agnesiotidini、Pachyurini及Oxycoryninae亚科的幼虫在松柏类植物中的发育是古老且原始的关系，还是较新的次生定植现象？2) 生物地理进程和宿主植物转换之间的交互作用如何影响和塑造了矛象科昆虫的营养关系？![]()
为了回答这些问题，研究人员构建了包含基因组学数据的数据集来测试系统发育树的稳定性，并结合Sanger测序数据扩大了物种采样范围。分析结果显示，大多数主要分类单元的单系性得到了支持，但Oxycorynini族并非单系群，其三个亚族则是单系的。对于Metrioxenini和Archicorynini族的系统发育位置，在不同分析中存在不确定性。
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图2 矛象科的时间树
分歧时间估计表明，矛象科起源于中侏罗世，约1.678亿年前，而其冠群则出现在早白垩世，距今约1.385亿年。祖先分布重建显示矛象科起源于冈瓦纳大陆，现存的Belinae和Oxycoryninae亚科分别起源于澳洲区和新热带区。祖先宿主植物最有可能是松柏纲植物，虽然不能排除被子植物作为祖先宿主的可能性。在Belinae亚科中，宿主植物从松柏纲转变为被子植物，随后又两次独立地转向真蕨纲。Oxycoryninae亚科的祖先宿主可能是被子植物或松柏纲。Oxycraspedina的祖先宿主为松柏纲，而Allocorynina则转而以苏铁纲植物为食。总结来说，矛象科昆虫最早出现于约1.38亿年前的冈瓦纳地区，当时它们的幼虫很可能以松柏纲植物的枯死枝干为食并在其中发育。随着冈瓦纳大陆的分裂，这些昆虫与其松柏纲宿主一起迁移到新形成的大陆上。当裸子植物变得不那么普遍时，一些矛象科类群开始转向以开花植物为食，从而促进了新一轮的物种多样化。了解过去的植物可获得性和地理变迁对昆虫的影响，可以帮助科学家们更好地理解生物进化史，以及当前生态系统的稳定性和生物多样性。这将有助于制定有效的生态系统管理和保护策略。![]()
