雛蝗屬昆蟲翅形態結構演化及進化相關性研究

《雛蝗屬昆蟲翅形態結構演化及進化相關性研究》是依託陝西師範大學，由許升全擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：雛蝗屬昆蟲翅形態結構演化及進化相關性研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：許升全
• 依託單位：陝西師範大學

項目摘要

雛蝗屬是世界蝗蟲第二大屬。其翅雌雄異型、雄性前翅-後足骨節摩擦發音，雌性不發音。翅的形態屬內變化幅度大。為弄清楚功能有別的各翅在雛蝗屬進化過程中如何形成多樣的形態結構，翅間是否具有進化相關性，本研究擬選擇該屬30～40個代表種：①用幾何形態測量學方法研究雄性前、後翅，雌性前、後翅形態結構的種間變化規律並將各翅劃分類型；構建各物種各翅的標準輪廓。②基於形態性狀和分子數據構建雛蝗屬系統發育樹。將①的標準輪廓和翅的類型標註在各單系群系統發育樹的末端，分析翅的演化。③依據幾何形態測量學分析結果分別計算雌、雄，前、後翅的種間歐氏距離，做翅與翅間及各翅與分子遺傳距離間相關性分析，以判斷翅與翅、翅與分子間的進化相關性。本研究基於幾何形態測量學在系統發育框架下解析雛蝗屬翅形態結構演化，有助於了解雛蝗的進化、適應及物種形成機制；能為分類和進化研究中選擇合理的性狀和定量研究生物形態結構演化提供方法和思路。

結題摘要

翅是昆蟲的運動器官，也是昆蟲系統和進化研究的重要依據。對其形態結構的進化進行定量研究不僅有助於系統學研究中正確鑑定物種、合理選擇分類性狀，而且有助於研究物種形成過程中形態對環境的適應。雛蝗屬昆蟲種類多，翅的長度和大小變化多樣，除運動功能外也是鳴聲器官，是研究翅進化的好材料。本項目按照研究計畫完成了4個方面的工作：①雛蝗屬的系統發育及單系群劃分，②雛蝗屬翅形態結構的種間變化規律及類型劃分，③雛蝗屬各單系群翅的演化規律及翅間進化相關性，④雛蝗屬翅形態結構的演化模式。我們發現：本研究結果不支持傳統分類學對雛蝗屬按照前翅的顏色和大小分為4個亞屬的觀點，雛蝗分類系統需要訂正。雛蝗屬的翅形態結構種間差異明顯，並且和物種的分子進化密切相關，也就是說和物種的形成密切先關。在進化過程中翅的形態結構有趨同進化。翅基部形態很少發生變化，形態的變化主要發生在前緣和端半部分，表現為翅前緣向前凸出，端半部分縮短或伸長。 以上研究結果的科學意義在於揭示了蝗蟲翅形態的進化可能是一種模組式的進化，變化主要發生在端半部分。也就是說端半部分受自然選擇的壓力可能更大。翅基部的形態比較穩定，但如何用翅的形態結構來做為分類的依據需要更多的標本和數據。本研究將分子和形態測量數據結合起來分析的方法可以在其他動物的系統進化及分類中借鑑。