珍稀金斑喙凤蝶幼虫食性选择及两种寄主植物遗传多样性研究

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亚洲特有喙凤蝶属Teinopalpus仅记录有两个物种,金斑喙凤蝶T.aureus Mell和金带喙凤蝶T.imperialis Hope,野外记录两姊妹种幼虫均只取食木兰科少数树种,为寡食性昆虫。金斑喙凤蝶1985年列入IUCN保护物种红色名录,1989年列为国家重点保护野生动物(一级),金带喙凤蝶则为二级重点保护种,保护价值高。生境保护需首先保护该类珍稀蝴蝶赖以生存的木兰科寄主资源。然而,由于喙凤蝶野外发生地段特殊,常位于高海拔山区,且常在树冠或山顶活动,野外调查困难,易受主观影响(如更多关注木兰科植物),因而其幼虫是否专性取食木兰科植物仍受到质疑。为此,近些年借助保护区人工保育研究平台,分别用木兰科内群植物与非木兰科外群植物进行幼虫取食选择实验,以获得直接证据。而根据喙凤蝶属两姊妹种同域分布、区域部分交错,及木兰科寄主植物种类与资源构成各地不同等情况,分别将金斑喙凤蝶发生区的广布寄主植物深山含笑与金带喙凤蝶发生区的寄主植物红色木莲作为研究对象,从多个蝴蝶发生点采集植物叶片,同时采用ISSR分子标记法与DNA(mat K与psb A-trn H叶绿体基因)指纹法分析各地理居群的遗传多样性,以此评价该珍稀蝶类现有的寄主资源质量,为后续基于寄主资源保护的蝴蝶生境保护策略、方案出台提供基础依据。研究的主要结论如下:(1)通过双选实验,揭示金斑喙凤蝶幼虫偏好选择取食木兰科(内群)植物。但幼虫对寄主植物的感受识别反应较预期慢,需取食感受到可能的“标志性刺激物(Sign stimuli)”才能固定选择目标。在取食选择频次上非木兰科(外群)植物与内群植物间均无显著差异,但在取食程度(食叶面积)上,木兰科植物与外群植物差异显著。而通过计算选择指数与基于mat K基因的植物遗传距离,构建了遗传距离与选择指数间的指数函数(减函数)模型,发现伴随遗传关系拉大,选择指数陡然下降,结果支持寄主植物选择受植物遗传关系驱使的观点与权衡假说Trade-off hypothesis。(2)用ISSR分子标记法对金斑喙凤蝶寄主植物深山含笑10个地理居群进行遗传多样性分析,并与金带喙凤蝶寄主植物红色木莲对比,结果显示深山含笑的有效等位基因(Ne)值、基因多样性指数(H)值、Shannon信息指数(I)值数值均高于红色木莲。而深山含笑地理居群间基因交流程度一般,红色木莲则较深山含笑基因交流频繁。推测植物的遗传分化水平可能影响喙凤蝶,促使蝴蝶种群间基因交流频率降低,促进物种分化形成。(3)利用matK与psbA-trnH合并序列对喙凤蝶属寄主植物深山含笑与红色木莲的遗传多样性分析表明,深山含笑的遗传多样性数值高于红色木莲。合并mat K与psb A-trn H基因序列的AMOVA分子方差分析结果显示,深山含笑种群的变异种群间大于种群内,而红色木莲的变异更多发生在种群内。深山含笑与红色木莲均存在不同居群共用同一单倍型的情况。二者错配分布图均为单峰,说明可能出现过种群扩张或种群持续增长。
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