● 摘要
螽蟖总科是直翅目中的第二大类群，世界上已经描述的螽蟖6000余 种，隶属于1070属。大多数螽蟖为植食性种类，是重要的农林害虫，部分类群为 捕食性种类，是重要的昆虫天敌和生物防治的潜在资源。一部分螽蟖个体大，营 养成分含量高，是重要的食用资源昆虫，雄性螽蟖精护精荚是研究父性投资和 性角色转换的研究材料。因此，螽蟖的系统学研究不仅具有理论意义，而且在害 虫的防治和资源的利用上具有现实意义。国内外已类学、细胞学、生物化学、 行为学、发声机制等多方面对螽蟖科进行了广泛研究。螽蟖科及各个科的秩 级分类和系统发育关系一直存在着广泛争议，至今尚无一个为大多数学者所接受 的分类系统。 本研究提取了螽蟖总科8科l2属46种螽蟖和用作外群的2种蟋螽共48种昆 虫基因组总DNA。利用两对特异性引物扩增并测定了DNA序列，获得Cyt b基因 579bp长度的序列47条，28SrDNA 400-423bp 长度的序列24条；使用ClustalX1.8l、 MEGA2.0、PAUP4.0 bl0(PPC)、MrBayes V3.0、TreeRot等系统发育分析软件对 DNA序列的碱基组成、氨基酸组成、碱基替换、遗传距离等进行了遗传分析，通 过碱基替换饱和性分析、g1以及PTP检验等方法进行了信号检验，结果显示所测 定的序列都具有较强的系统发育信号；采用邻接法(NJ)、最大简约法(MP)、极 似然法(ML)、和贝叶氏系统发育推论(BI)对Cyt b数据集、28SrDNA数据集 以及Cyt b和28SrDNA联合数据集进行了螽蟖总科的系统发育关系重建；对联合 数据集进行了相合性(ILD)和PBS检验，对Cyt b数据集和联合数据集的4种方 法的4种分子系统树进行了KH和SH检验，根据检验结果构建了两数据集3种系 统树的合一树。最后得出如下结论： 1．螽嘶总科45种昆虫线粒体Cyt b基因序列中，T、C、A、G的平均含量分 别为37.6％、21.4％、29.4％和11.5％。A+T含量为67％，而G+C的含量只有23％。 A+T的含量明显高于G+C的含量。表现出明显的A+T碱基组成偏向性；所有昆 虫的Cyt b基因片段都编码193个氨基酸，其中43种螽蟖只含有19种氨基酸，奇 异安螽和细齿平背螽两种螽蟖还各含有1个半胱氨酸；在所有类群中亮氨酸 leucine[TTR、CTN]、异亮氨酸isolecine[ATY]、苯丙氨酸phenylalanine[TTY]的含 量最高。 22种螽蟖的28SrDNA序列中，T、C、A、G的平均含量分别为21.4％、27.4 ％、17.7％和33.5％。A＋T含量为39.1％，而G+C的含量达到60.9％。G+C的含 量明显高于A＋T的含量，表现出明显的G+C碱基组成偏向性。 2．螽蟖总科45种昆虫线粒体Cyt b基因序列转换／颠换的平均值为1.2，转 换略大于颠换；对密码子不同位点进行替换饱和性分析后发现碱基替换饱和现象 主要发生在密码子第三位点；全数据集的碱基替换中转换的发生主要T—C之间， 颠换主要发生在T—A之间；密码子第三位点的替换最多(67.9％)。 22种螽蟖的28S rDNA序列转换／颠换的平均值为1.5，转换明显大于颠换， 转换主要发生在T—C之间，颠换则主要发生在T—G之间。碱基替换饱和性分析 后发现序列的保守性很强。 3．45种螽蟖的Cyt b基因的未校正的遗传距离的平均值为O.18，大部分d值 在O.1-O.3之间。22种螽蟖的28SrDNA的未校正的遗传距离在O-O.08之间，7对 两两之间的遗传距离为O。 4．对Cyt b数据集及其密码子不同位点的子集、28SrDNA数据集以及联合数 据集进行了xˉ2、g1、PTP检验，显示出这些数据集都有较强的系统发育信号。 5.采用NJ、MP、ML和BI法分别用Cyt b数据集重建了45种螽蟖，用28SrDNA 数据集重建22种螽蟖，用联合数据集重建21种螽蟖的系统发生关系，并采用基 于似然值的KH和SH检验了Cyt b数据集和联合数据集的四棵树，分别是MPT 和MLT的似然值最小，两个数据集的NJT的两种检验的p值都小于O.05，因此分 别对两个数据集的MPT、MLT、和BIT构建合一树。 6．Cyt b数据集三种方法的合一树端部解析较好，拓扑结构显示：硕螽科、 螽蟖科、纺织娘科、蛩螽科、迟螽科和拟叶螽科的单系性成立，硕螽科与螽蟖科、 迟螽科与拟叶螽科近缘。联合数据集三种方法的合一树中除出现一个三分支之外， 其余的部分完全解析，除了细齿平背螽混入草螽支外，各个科的单系性成立。 7．对两各数据集三种方法的合一树综合分析，推断我国螽蟖总科的科间的系 统关系如下：((Phaneropteridae,Conocephalidae),((Lipotactidae,Pseudophyllidae)， ((Mecopodidae,Meconnematidae),(Tettigoniidae,Bradypoteridae))))。 几个科的科内系统发生关系如下： 露螽科的条螽族的单系性得到支持，但其它分类单元的系统发生关系尚不能 解决。 螽蟖科的螽蜥属、寰螽属和蝈螽属的单系性成立，支持将螽嘶科分为螽蜥亚 科和盾螽亚科的观点。 拟叶螽科的族及属的单系性均得到支持，并与传统分类完全吻合，其关系可 表示为：(Cymatomerini(Pseudophyllini，Phyllomiomini))。 草螽科5种草螽的关系为：((拟矛头螽(疑沟顶螽，黑胫钩顶螽)(长瓣草螽， 锥尾螽))，根据这一结果支持草螽亚科Conocephalinae和角螽亚科Copiphorinae两 个亚科的划分，猎螽亚科由于数据的限制无法确定是否应隶属于草螽科。 本研究选用了Cyt 6数据集和28SrDNA数据集以及两者的联合数据集对46种 螽蟖的系统发生关系进行重建。从总体上讲，28SrDNA数据集对联合数据集所建 的系统树的基部解析程度较好，Cyt b数据集对端部分支的辨析效率较高，这些数 据集并不能完全解决所有的系统发育关系，增加序列的片段长度。尤其是增加分 子进化速率比28S快、比Cyt b慢的分子标记可能有助于更精确的解决螽蜥总科的 系统关系问题。