鍬甲屬Lucanus Scopoli（鞘翅目：鍬甲科）的分子系統(tǒng)學(xué)研究.pdf

1、鍬甲屬（Lucanus Scopoli，1763）作為鞘翅目(Coleoptera)鍬甲科(Lucanidae)的模式屬，是鍬甲科中極具代表性的一支。目前世界范圍內(nèi)已知約110種（含亞種），絕大多數(shù)分布在東洋界,僅有少數(shù)種分布于新北界和古北界。該屬鍬甲具有顯著的雌雄二型和雄性多型現(xiàn)象，雄性的上顎尤其發(fā)達(dá)，自達(dá)爾文時(shí)代就是研究物種的形成與分化、性選擇機(jī)制及表型演化的良好素材。正是由于該屬的形態(tài)復(fù)雜，基于形態(tài)學(xué)數(shù)據(jù)的亞屬、種團(tuán)、亞種的系統(tǒng)發(fā)

2、育關(guān)系、物種界定問題較為突出，還缺少?gòu)姆肿酉到y(tǒng)學(xué)角度來探討和解決這些問題。本研究選取鍬甲屬的62個(gè)代表種（含亞種）及代表疑難種團(tuán)(斑股鍬甲種團(tuán)L.maculifemoratus complex)的44個(gè)個(gè)體作為研究對(duì)象，以3個(gè)線粒體基因(COI、16SrDNA、Cytb)和3個(gè)核基因（Wingless、ITS2、EF-1α）為分子標(biāo)記，對(duì)位點(diǎn)，堿基含量等進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，基于分子系統(tǒng)學(xué)的方法和技術(shù)重建了該屬的系統(tǒng)發(fā)育，估測(cè)了屬的分化時(shí)間，相關(guān)

3、結(jié)論如下:
　　(1)通過總DNA提取、PCR擴(kuò)增及測(cè)序后，所獲得的基因數(shù)據(jù)有:COI基因序列123條、16S rDNA基因序列131條、Cytb基因序列84條，Wingless基因序列111條、EF-1α基因序列100條，ITS基因序列101條。
　　(2)屬水平的的系統(tǒng)發(fā)育分析顯示:三個(gè)亞屬Lucanus(Lucanus)Scopoli、Lucanus(Pseudolucanus)Hope&Westwood,Lucanu

4、s(Eolucanus)Kurosowa及凸鍬甲屬Noesolucanus Araya形成了一個(gè)單系。其中，L.(Lucanus)、L.(Eolucanus)、Noesolucanus的代表種分別聚為一支，各自呈顯著的單系性;L.(Eolucanus)與Noesolucanus是姐妹群關(guān)系;L.(Pseudolucanus)則不是單系，其模式種L.P.）capreolus及另外5個(gè)代表種與L.(Lucanus)亞屬的種呈鑲嵌分布。但因該

5、亞屬的樣本量有限，建議仍將其作為一個(gè)有效亞屬，其分類地位還需進(jìn)一步研究;而L.(Lucanus)、L.(Eolucanus)二者間的遺傳距離均接近于屬間的平均遺傳距離，進(jìn)一步支持了它們的單系性，且支持將它們提升到獨(dú)立屬的分類地位。
　　(3)利用ABGD，GMYC和PTP3種方法對(duì)疑難種團(tuán)斑股鍬甲(L.maculifemoratus complex)中涉及的4個(gè)物種的44個(gè)個(gè)體進(jìn)行了物種界定。其中，ABGD方法存在物種的嚴(yán)重過分，

6、幾乎每個(gè)地理種群都界定為一個(gè)種;PTP僅在L.m.boileaui的地理種群中存在輕度過分現(xiàn)象;而GMYC的界定結(jié)果則對(duì)不同地理種群進(jìn)行了合理的劃分。4個(gè)物種兩兩之間的遺傳距離為0.068-0.163，低于鍬甲屬內(nèi)種間的平均遺傳距離，無法達(dá)到種的水平。
　　綜合3種方法及遺傳距離的比較，建議它們之間為亞種關(guān)系，分別是:斑股鍬甲指名亞種L.maculifemoratus maculifemoratus、斑股鍬甲華北亞種L.macul

7、ifemoratus dybowskyi、斑股鍬甲臺(tái)灣亞種L.maculifemoratus taiwanus和斑股鍬甲西南亞種L.maculifemoratus boileaui。此外，在日本分布的1個(gè)亞種L.m.adachii與指名亞種L.m.maculifemoratus的遺傳距離僅有0.020，且二者在外部形態(tài)和生殖器的解剖結(jié)構(gòu)上也極為相似，也沒有顯著的地理隔離，可以將L.m.adachii視為指名亞種L.m.maculifem

8、oratus的異名。
　　(4)基于Beast分析的分化時(shí)間顯示((Lucanus+Eolucanus)+Pseudolucanus)+Noseolucanus與其他鍬甲發(fā)生分歧的時(shí)間約在始新世早期(46.66Mya，95％置信區(qū)間:36.81～63.1Mya)。其中，Noseolucanus和Pseudolucanus首先分化出來，位于樹的根部，較為原始。Eolucanus約在漸新世早期(36.34Mya)分化出來，并在33.0