论文部分内容阅读
长江中下游地区湖泊众多,长期受人类活动影响,环境问题突出,摇蚊作为重要的水环境指示生物之一,对于湖泊环境、生态修复、古湖沼研究等工作有着至关重要的作用。目前,摇蚊科的属种鉴定主要运用形态学方法,摇蚊特别是幼虫形态特征分化较弱,仅依靠形态学方法,部分近缘种难以区分,部分样品难以精确地鉴定至种级水平,而长江中下游地区的环境问题加剧了摇蚊幼虫形态变异,进一步降低了形态学鉴定的准确性及可行性。 本论文以长江中下游地区代表性湖泊常见摇蚊为研究对象,运用分子生物学手段,通过基于COⅠ基因的DNA条形码研究,实现物种分类鉴定,为相关生态、环境等研究提供一个更为完善的分类基础,补充完善基因库数据,同时结合基因库中摇蚊科部分属种COⅠ基因序列,对摇蚊科基于COⅠ基因的DNA条形码进行评估,完善摇蚊科基于COⅠ基因的DNA条形码的研究,为摇蚊科DNA条形码的应用提供依据。 本研究采集的长江中下游地区代表性湖泊常见摇蚊样本共138个参与DNA条形码研究,共3亚科、25属、45种,所有样本的COⅠ基因序列均上传至GenBank数据库。结合形态与分子鉴定结果,共31个确定种,其中12属12种为GenBank中没有的种,包括Cladopelma edwardsi、Cryptochironomus rostratus、Dicrotendipesnigrocephalicus、Harnischia longispuria、 Microchironomus tabarui、Polypedilumsordens、 Xenochironomus canterburyensis、Cladotanytarsus paratridorsum、Tanytarsus formosanus、Clinotanypusyani、Tanypus chinensis、Hydrobaenus kondoi,补充完善基因库摇蚊科数据库;9属12种实现了形态鉴定结果与分子鉴定结果的匹配,包括Chironomus circumdatus、Chironomus kiiensis、Dicrotendipesnervosus、 Dicrotendipes pelochlori、Endochironomus pekanus、 Kiefferulusbarbatitarsis、Microchironomus tener、Parachironomus gracilior、Stenochironomusgibbus、Procladius choreus、Procladius culiciformis、Cricotopus bicinctus,实现物种鉴定,其中长江中下游地区M.tener种群间分化较大;Benthalia dissidens、Chironomus flaviplumus、 Dicrotendipes nervosus、Glyptotendipes tokungai、Microchironomus tener、Polypedilum nubeculosum、Polypedilum scalaenum、Tanytarsus eminulus与Cricotopus trifasciatus表现出了较高的种内遗传分化水平,可能是由于地理隔离,尤其是Chironomus flaviplumus和Dicrotendipes nervosus,可能存在隐存种; Benthalia dissidens与Einfeldia pagana,Polypedilumnubeculosum与Polypedilumyongsanensis, Cricotopus trifasciatus与Cricotopussylvestris存在完全一样的序列,Chironomus claggi与Chironomus flaviplumus、Procladius choreus与Procladius culiciformis种间遗传分化较低,有可能是同物异名现象,或是渐渗杂交导致的序列相同,有待结合更多的生物学信息来进一步研究。最初形态鉴定不确定样本57个,其中通过COⅠ基因序列实现分子鉴定的有26个样本(14个种),其余为14个不确定种,以sp.表示。11属15种通过DNA条形码实现了幼虫与成虫的匹配,包括Benthalia dissidens、Chironomuscircumdatus、Chironomus kiiensis、Chironomus plumosus-type sp.2、Chironomusplumosus-type sp.3、Cryptochironomus rostratus、Dicrotendipes pelochloris、Endochironomus pekanus、Glyptotendipes tokunagai、Microchironomus tabarui、Clinotanypusyani、Tanypus chinensis、Cricotopus trifasciatus、Hydrobaenus kondoi、Propsilocerus sp.,通过与已知成虫的匹配即可实现未知幼虫的物种鉴定,不受环境问题导致的幼虫形态变异的干扰。 摇蚊科COⅠ基因易提取扩增、测序结果可靠。其COⅠ基因序列碱基组成处于稳态,存在显著的碱基组成AT偏向性,密码子第三位转换(Ts)与颠换(Tv)频率显著高于密码子第一、二位,这可能是由于密码子的简并性使得密码子第三位承受的进化压力小,且密码子第三位转换(Ts)与颠换(Tv)均达到替换饱和,不适用于系统发育分析、条形码研究等。摇蚊科COⅠ基因序列独立地作为DNA条形码,可以实现大部分属种的鉴定,主要通过其单系性确定,辅以遗传距离。摇蚊科种内最大遗传距离与同亚科(族)种间最小遗传距离有着显著的重叠区域(0%~5%),重叠区域主要集中于K2P距离2%~4%之间,可将K2P距离2%作为种内种间遗传距离的参考界限,高度的地理分化使得种内遗传距离较大,可能存在隐存种,为隐存种的发现提供了一种手段与依据。运用于实现物种鉴定,邻接法(NJ)准确性值得信任,相比贝叶斯法(BI)更加快捷。但是,COⅠ基因序列不能够很好地建立种间关系,用于探究物种的系统发育关系存在一些问题。