我院魏琮教授課題組在蟬科昆蟲種群分化與進(jìn)化生物學(xué)研究方面取得新進(jìn)展
作者：劉小鳳 來(lái)源： 發(fā)布日期：2023-05-15 瀏覽次數(shù)：
近日,，我院魏琮教授課題組在進(jìn)化生物學(xué)期刊《Molecular Phylogenetics and Evolution》發(fā)表題為“Geological events and climate change drive diversification and speciation of mute cicadas in eastern continental Asia”的研究成果,，已畢業(yè)博士劉雲(yún)祥為論文第一作者,，魏琮教授為通訊作者,。
蟬科昆蟲在若蟲期常年于地下?tīng)I(yíng)固定生活,，成蟲飛行能力弱,，難以長(zhǎng)距離遷徙擴(kuò)散,。對(duì)該類昆蟲進(jìn)行表型分化,、遺傳分化和譜系地理研究,，可解析生物進(jìn)化和譜系地理學(xué)研究中一些特殊難題——啞蟬不能唱歌說(shuō)話,，為了表達(dá)愛(ài)“她”，只能將自己“肚皮”拍得啪啪啪,！可如果這種聲音信號(hào)也有分化（形成“方言”）,，誰(shuí)能聽(tīng)懂啊,！
該研究綜合采用形態(tài)學(xué),、生物聲學(xué)和分子生物學(xué)方法，對(duì)僅分布于東亞地區(qū)的合啞蟬 Karenia caelatata 進(jìn)行了研究,。啞蟬屬 Karenia 是蟬科一個(gè)非常獨(dú)特的類群,，因缺失鼓膜發(fā)音器，不能像其他蟬科昆蟲一樣發(fā)出嘹亮鳴聲,，但可通過(guò)前翅前緣脈拍擊腹部第一節(jié)的鼓膜聽(tīng)器（“耳朵”）,，發(fā)出“啪-啪-啪-啪”的求偶聲。
該研究結(jié)果表明,，合啞蟬具有較高遺傳分化水平,，進(jìn)化形成了6個(gè)獨(dú)立譜系分支,，各支系間的遺傳距離與地理距離顯著相關(guān)。在表型方面,，不同種群的雄性成蟲外部形態(tài),、求偶鳴聲結(jié)構(gòu)等發(fā)生明顯分化，尤以中國(guó)東南沿海地區(qū)的武夷山種群和西南地區(qū)的橫斷山諸種群分化最為顯著,。
合啞蟬分化,、生物地理祖先位點(diǎn)重建及Bayesian binary MCMC (BBM)分析
生態(tài)位建模、演化歷史分析,、祖先位點(diǎn)重建和基因流分析表明,，中國(guó)南部及周邊地區(qū)的地質(zhì)歷史事件與氣候動(dòng)蕩對(duì)合啞蟬的種群分化和地理分布具有重要影響。該物種在末次盛冰期的潛在分布范圍比當(dāng)前更廣泛,，更新世的氣候變冷有助于這該物種的種群擴(kuò)增和分衍；西南造山運(yùn)動(dòng)和更新世氣候振蕩等因素共同推動(dòng)了該物種的遺傳分化和表型分化,；盆地,、平原和河流等是阻斷該山地物種基因流的主要屏障；武夷山和橫斷山脈諸種群的求偶鳴聲與其他種群差異顯著,，應(yīng)是顯著的種群分化及相關(guān)種群對(duì)不同生境產(chǎn)生新的適應(yīng)共同所致,。
基于線粒體基因與核基因數(shù)據(jù)的合啞蟬擴(kuò)散路徑分析
該研究為昆蟲早期物種形成，尤其是地質(zhì)歷史事件和氣候變化等驅(qū)動(dòng)長(zhǎng)生命周期物種的分化及異域物種形成研究,，提供了重要信息,，也促進(jìn)了我們對(duì)通過(guò)鳴聲進(jìn)行求偶的蟬科昆蟲表型多樣化及其譜系地理形成有了更深了解。
相關(guān)工作得到了國(guó)家自然基金面上項(xiàng)目的支持（Grant Nos 32270496, 32070476, 31772505）,。
原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.ympev.2023.107809
編輯：劉小鳳
審核：郭 軍
