论文部分内容阅读
金龟科Scarabaeidae隶属鞘翅目Coleoptera多食亚目Polyphaga金龟总科Scarabaeoidea。包括13亚科约1600属27000种。植食性金龟是重要的农林害虫，粪食性金龟对维持生态平衡、保护环境则具有重要意义。国内外关于金龟科的分类研究主要还是基于形态学特征，该类群分类地位始终存在较大争议，所以针对中国北方金龟类群开展研究有重要意义。本文在研究标本最佳保存方法和最佳提取DNA方法的基础上，基于线粒体16S rRNA以及核28S rRNA基因分子标记，运用生物信息学分析方法，结合形态学特征，探讨了中国北方金龟科不同亚科间、族的分类地位和系统发育关系。（1）通过电泳检测和PCR扩增28S rDNA核基因序列的结果，比较了无水乙醇、75%乙醇、针插干制3种金龟甲虫标本的保存方式和SDS-蛋白酶K法、CTAB法、饱和NaCl法3种提取DNA方法。结果显示，金龟科甲虫最佳保存方法为无水乙醇保存法，最佳提取方法为SDS-蛋白酶K法。（2）本研究获得的16S rRNA、28S rRNA基因片段长度分别为415bp、531bp。16S rRNA基因序列中T、C、A、G的平均含量分别为39.9%、7.6%、36.7%和15.8%，A+T含量为76.6%，表现出线粒体A+T碱基偏好性。28S rRNA基因序列中T、C、A、G的平均含量分别为20.3%、24.4%、24.5%和30.7%，G+C含量为55.1%，表现出G+C碱基偏好性。（3）变异位点分析结果显示：16S rRNA基因序列中，核苷酸变异位点166个，简约信息位点为156个；28S rRNA基因序列中，核苷酸变异位点79个，简约信息位点为66个。两个基因的数据集均具有足够核苷酸变异位点和简约信息位点。（4）R值及碱基替换饱和度分析结果：16S rRNA基因序列中，转换发生17次，颠换发生37次。转换的发生主要在T与A之间，颠换主要发生在A与G之间，转换与颠换的比值为0.53。28S rRNA基因序列中，碱基替代转换（10次）多于颠换（9次），转换主要发生在T和C之间，颠换发生在A和T之间。（5）遗传距离分析结果显示：16S rRNA序列7个亚科间遗传距离在11.8%~19.6%之间。各族间遗传距离6.5%~22.4%，族内遗传距离在0~13.2%之间，平均为11.5%。28S rRNA序列7个亚科间遗传距离范围为1.8%~5.6%。族间遗传距离0.4%~7.2%。族内种间遗传距离0~3.5%。显示族间遗传距离大于族内种间的遗传距离。（6）系统进化树分析结果：基于16S rRNA、28S rRNA基因分别构建NJ树、MP树，分子系统学构建的系统关系与根据金龟子腹部气门位置的分类方法基本一致。草食性类群——丽金龟亚科、花金龟亚科、斑金龟亚科、犀金龟亚科和鳃金龟亚科族种先后聚为一个分类簇，粪食性类群金龟亚科和蜉金龟亚科聚为另一簇。犀金龟亚科和丽金龟亚科亲缘关系比较近，花金龟亚科与斑金龟亚科种类较近。鳃金龟亚科在分子树上形成独立分支，说明与其他亚科相对较远。在族阶元分析中，丽金龟亚科中Adoretini族与Anomalini族关系明确，与形态学分类一致。花金龟亚科的Cetoniini族种类均以较高支持率聚为一支。黄粉鹿花金龟Dicranocephalus wallichi与鳃金龟亚科聚为一支，并且置信度偏低。鳃金龟亚科中，鳃金龟族Melolonthini种类以较高置信率聚集在本族分支下，但根鳃金龟族Rhizotrogini的个别种没有聚集在本族分支下。绢金龟族Sericini种类在NJ和MP树中位置不能完全确定。蜉金龟亚科种类以较高置信率聚在一起首先相聚集，然后再与金龟亚科种类相聚集。本研究结果表明，16S rRNA和28S rRNA基因是分析金龟科种类系统发育关系较为有效的分子标记。