中国幽天牛亚科分类与系统发育研究

中国幽天牛亚科分类与系统发育研究

幽天牛亚科Spondylidinae隶属于昆虫纲Insecta,鞘翅目Coleoptera,天牛科Cerambycidae,全世界记载7族31属约150种,我国记录4族8属32种。幽天牛亚科昆虫的许多种类是重要的林木钻蛀性害虫,也是检疫性有害生物。

该亚科是天牛科中较小的类群,但是分类研究仍然存在以下问题:(1)分类系统变动频繁,部分族、属的划分一直存在争议;(2)部分种类在外部形态非常近似,基于形态特征的分类鉴定比较困难;(3)许多种类的成虫描述多为对颜色、体型等简单的外部形态描述,缺少生殖器、翅脉等一些细节性的描述及清晰图片。本文综述了幽天牛亚科的经济意义、分布及生物学、国内外分类研究等概况。

论文对中国幽天牛亚科进行了分类学研究、雄性外生殖器比较形态学研究,并对部分相似属种进行了DNA条形码研究,为我国幽天牛亚科的种类鉴定提供了依据,补充和完善了中国幽天牛亚科的分类系统;并依据外部形态特征、后翅翅脉特征及生物学特征对世界幽天牛亚科进行了系统发育分析。获得的主要结果如下:1.分类学研究整理和鉴定了我国分布的幽天牛亚科4族8属32种,形成了幽天牛亚科昆虫名录,详细描述了各种的成虫外部形态特征,并标注了与近似种之间的鉴别特征;依据成虫外部形态特征编制了族、属、种分类检索表;检视了幽天牛亚科模式标本3族6属19种;拍摄了幽天牛亚科4族8属25种的模式标本或定名标本成虫整体图。

解剖并详细描述了中国幽天牛亚科3族6属10种雄性外生殖器、3族6属13种雌性生殖器,拍摄了60幅雄性外生殖器图片、26幅雌性生殖器图片,结果表明雌性生殖器特征在幽天牛亚科内不具显著分类意义;解剖了3族6属16种后翅并拍摄了16幅图片,结果表明后翅特征在幽天牛亚科内不具显著分类意义,总结

了幽天牛亚科级后翅翅脉的特征。2.雄性外生殖器比较形态学研究选取了18个雄性外生殖器特征对中国幽天牛亚科4族7属11种进行比较形态学研究,筛选出5个特征在族级水平具有分类意义,6个特征在幽天牛族内属级水平具有分类意义;2个特征在塞幽天牛属Cephalallus中具有分类意义,依据雄性外生殖器特征编制了中国幽天牛亚科分族及中国幽天牛族分属的检索表。

断眼天牛属Tetropium与幽天牛族Asemini的雄性外生殖器存在显著差异,断眼天牛属应提升为一独立的族(Tetropiini);塞幽天牛属Cephalallus与梗天牛属Arhopalus雄性外生殖器存在显著差异,塞幽天牛属应从梗天牛属移出,为一独立的属;大幽天牛属Megasemum与梗天牛属Arhopalus雄性外生殖器存在显著差异,大幽天牛属应为一独立的属。3.DNA条形码研究选取外部形态特征近似的塞幽天牛属Cephalallus 2种、梗天牛属Arhopalus 3种,获得24条COI基因序列,结合GenBank上已有的5条梗天牛属Arhopalus的序列进行DNA条形码研究。

NJ法聚类分析中,不同属种各自聚为一支,塞幽天牛属与梗天牛属很好地分为两支;不同种类间遗传距离差异显著,ABGD法物种界定结果与使用邻接法构建的系统发育树聚类结果及形态分类鉴定结果相一致,表明DNA条形码是可用于梗天牛属、塞幽天牛属相似种类辅助鉴定的有效途径。4.系统发育研究基于筛选的成虫外部形态、后翅及生物学共71个特征,利用最大简约法对世界幽天牛亚科及包含其争议种在内的7族25属75种进行了系统发育分析,结果表明幽天牛亚科为单系群,并获得以下结论:族级系统发育关系:椎天牛族Spondylidini应归入幽天牛亚科,断眼天牛属Tetropium应提升为断眼天牛族Tetropiini;目前世界幽天牛亚科可分为7族,由亲缘关系远近可进一步为分两大支,椎天牛分支

(Spondylidini+Asemini+Nothorhini+Tetropiini)及隐椎天牛分支(Saphanini+Anisarthrini+Atimiini),除隐椎天牛族Saphanini为并系群外,其余族均为单系群。

属级系统发育关系:支持塞幽天牛属Cephalallus为一独立的属;梗天牛属Arhopalus为并系群;Drymochares和Michthisoma互为姐妹群。种级系统发育关系:斑点截尾天牛Atimia maculipuncta与Atimia juniperi(国外种)互为姐妹群;丽断眼天牛Tetropium gracilicum与Tetropium abietis互为姐妹群;阿奎断眼天牛Tetropium aquilonium与Tetropium cinnamopterum互为姐妹群;灰毛梗天牛Arhopalus deceptor与三脊梗天牛Arhopalus exoticus互为姐妹群;弧凹梗天牛Arhopalus biarcuatus与双坑梗天牛Arhopalus cavatus互为姐妹群。