中國巨蚓科蚯蚓分類與分子系統(tǒng)發(fā)育研究.pdf

1、巨蚓科是我國的主要蚯蚓類群，其系統(tǒng)發(fā)育研究具有重要理論意義。分類學(xué)研究無法闡明巨蚓科蚯蚓的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系，因此聯(lián)合分類學(xué)與分子系統(tǒng)學(xué)方法探討該類群的物種演化與系統(tǒng)發(fā)育有重要科學(xué)價(jià)值。本研究于2010-2013期間，系統(tǒng)地采集了我國數(shù)十個(gè)自然保護(hù)區(qū)及周邊地區(qū)的巨蚓科蚯蚓，豐富了我國蚯蚓多樣性；并以線粒體5個(gè)基因（COI、COII、ND1、12S及16S基因）為基礎(chǔ)開展系統(tǒng)發(fā)育分析，重建了較客觀的巨蚓科分子系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系；再結(jié)合形態(tài)分析與分子系

2、統(tǒng)發(fā)育結(jié)果，估計(jì)物種分化時(shí)間，并重建祖先特征與祖先分布區(qū)域，在物種階元上探討了我國巨蚓科蚯蚓物種分化與擴(kuò)散歷程。主要研究成果如下：
　　1）采集得到中國巨蚓科蚯蚓共321種（亞種），其中遠(yuǎn)盲蚓屬263種（亞種）仍占大多數(shù)，腔蚓屬57種（亞種），以及環(huán)棘蚓屬1種；發(fā)現(xiàn)270個(gè)新種（亞種），其中遠(yuǎn)盲蚓屬224種（亞種），腔蚓屬46種（亞種），無其他屬蚯蚓新種。
　　本論文更新了中國巨蚓科蚯蚓名錄，為中國蚯蚓多樣性研究提供科學(xué)基礎(chǔ)

3、。截止2016年6月，中國共記錄有巨蚓科蚯蚓571種（亞種），其中遠(yuǎn)盲蚓屬（Amynthas）有436種（亞種），腔蚓屬（Metaphire）有125種（亞種），環(huán)棘蚓（Perionyx）屬首次在大陸采集到，僅1種；其他屬不變，巨蚓屬（Megascolex）1種，近盲蚓屬（Pithemera）3種，扁環(huán)蚓屬（Planapheretima）4種，多環(huán)蚓盲屬（Polypheretima）1種。
　　2）使用分子系統(tǒng)發(fā)育方法可很好地補(bǔ)充

4、分類研究。通過線粒體基因序列特征分析發(fā)現(xiàn)，測(cè)序的COI、COII、ND1、12S與16S基因都可用于分子鑒定，但16S基因片斷的遺傳距離略低。物種水平上，COI基因距離均值高于之前的研究，主要區(qū)間為(14.0,24.0]，12S基因在物種水平主要區(qū)間與COI基因的相似，亞種水平為(2.0,6.0]。把5基因聯(lián)合起來分析，得到物種水平的距離均值為17.2±0.7％，主要區(qū)間為(12.0,22.0)。這些標(biāo)準(zhǔn)可為后續(xù)的分子鑒定提供科學(xué)參考。

5、
　　研究還發(fā)現(xiàn)蛋白編碼基因的轉(zhuǎn)換顛換比均較高，而16S基因中的轉(zhuǎn)化位點(diǎn)比例與顛換比例相似，而12S的是顛換高于轉(zhuǎn)換。發(fā)生顛換的變異位點(diǎn)較轉(zhuǎn)換位點(diǎn)攜帶有更多的系統(tǒng)發(fā)育信息，故顛換發(fā)生幾率較高的12S與16S基因比蛋白編碼基因更適合于構(gòu)建客觀的分子系統(tǒng)發(fā)育樹。
　　本論文還進(jìn)一步揭示了5基因聯(lián)合序列（COI-COII-12S-16S-ND1）可在物種水平構(gòu)建較為客觀的分子系統(tǒng)發(fā)育樹。由于rRNA基因較蛋白編碼基因攜帶有更多的系

6、統(tǒng)發(fā)育信息，所以12S+16S、12S+16S+ND1組合也具有較大的分析價(jià)值，可用于物種親緣關(guān)系的快速分析。
　　3）本論文基于321個(gè)物種584個(gè)標(biāo)本線粒體5個(gè)基因（COI、COII、ND1、12S與16S）構(gòu)建了較客觀的中國巨蚓科蚯蚓最大似然樹與貝葉斯樹，并按照順序約定將主要類群劃分為14個(gè)物種群（Group）。論文再結(jié)合369個(gè)標(biāo)本的形態(tài)特征，詳細(xì)探討了巨蚓科不同物種群及物種的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系。通過系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系分析可知：首先，

7、環(huán)棘蚓屬與遠(yuǎn)盲蚓屬（Amynthas）、腔蚓屬（Metaphire）形態(tài)及分子差異均較大；其次，遠(yuǎn)盲蚓屬與腔蚓屬這兩個(gè)屬的單系性是不成立的，二者應(yīng)該被歸為一個(gè)屬；再次，在屬內(nèi)根據(jù)受精囊孔位置與對(duì)數(shù)等的不同而建立的物種群（species-group）這一階元也不具單系性。
　　4）本研究還使用非相關(guān)的對(duì)數(shù)正態(tài)松散分子鐘及估計(jì)的堿基替代速率，估算了中國巨蚓科不同物種群及物種間的分化時(shí)間，并重建了祖先特征與祖先分布區(qū)域。從結(jié)果可以看出，

8、巨蚓科與正蚓科兩個(gè)科的分化時(shí)間在侏羅紀(jì)早期，直到白堊紀(jì)后期中國的巨蚓科才出現(xiàn)科內(nèi)的分化。環(huán)毛類主要類群的祖先大約起源于白堊紀(jì)末期到新生代初期，約65.32Ma。中國巨蚓科主要物種群在新生代物種數(shù)目大幅增加，到上新世以后由于第四紀(jì)冰期影響，造成了物種增加速率大幅下降。研究還推測(cè)出了腔蚓屬很多物種的起源時(shí)間大約處于中新世前期；而亞種多在中新世中后期分化，很多孤雌生殖種也大約在該時(shí)期形成。
　　再根據(jù)祖先分布重建及物種擴(kuò)散線路推測(cè)，可知