弹尾纲鳞？总科的系统发育研究
摘要：跳虫是弹尾纲动物的俗称，是分布极广的一类小型至微型节肢动物，对农业生产有一定影响，因此对跳虫系统学以及跳虫防治的研究一直受到重视。鳞?科(Tomoceridae)属于节肢动物门弹尾纲长角?目，是一个广泛分布的科。在现行分类系统中，鳞?科隶属于长角?目，但根据研究，鳞?总科不属于长角?目，且更接近于原?目，可能成为弹尾纲第五个“目”。本研究将增加物种研究数量，并利用分子系统学方法，以核糖体基因18S、28SrRNA作为分子标记，借助系统发育分析软件对RNA序列进行分析，绘制系统发育树，对理解鳞?科(Tomoceridae)的系统发育提供了支持依据。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
绪论1
1材料与方法2
1.1材料 2
1.1.1实验样本2
1.1.2实验仪器及试剂2
1.2方法 2
1.2.1基因抽提3
1.2.2片段扩增3
1.2.3琼脂糖凝胶电泳3
1.2.4序列获得4
1.2.5 系统发育重建4
2结果4
2. 1系统发育4
2. 2树形拓扑结构检验4
2. 3系统发育树5
3讨论 6
3. 1鳞?总科Tomoceroidea的单系性7
3. 2鳞?总科Tomoceroidea的位置7
3. 3鳞?亚科 Tomocerinae与南鳞?亚科Lepidophorellinae7
致谢8
参考文献8
弹尾纲鳞?总科的系统发育研究
引言
绪论
跳虫也称弹尾虫、粘管虫，是节肢动物门弹尾纲动物的通称，生活在潮湿的陆地生态环境中，与线虫、螨一起构成三大土壤动物[1]。其中鳞?科（Tomoceridae）形态特化，体表密被鳞片，腹部第三节长于第四节，弹器齿节背面具刺。迄今为止，全球已报道的鳞?12属约160种，中国记录约80种[2]，物种多样性和丰度明显少于其它广布类群[3]。然而，鳞?科的分类及系统发育研究在整个弹尾纲中受关注
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
较少[4]，鳞?科在弹尾纲中的地位及其内部类群的系统发生仍无定论。
近10年来国内外鳞跳科的研究依旧以形态学为主，但因形态保守、可用鉴定特征极为有限而一直进展缓慢，主要分类特征仍旧依赖于的整理工作。鳞跳的常用分类特征有背板毛序、齿节刺、端节等。背板毛序广泛用于其他类，但在鳞跳中多数描述过于简略。Felderhoff et al.的研究表明背板大毛毛序对于Pogonognathellus属区分种组中有一定的意义。即使是部分在鳞跳中广泛使用的特征，长期也缺乏深入深究，如齿节刺，在以往的研究中只关注其在成体中的数量、排列及粗略形态（光滑、复合、分叉等）。本课题组对鳞跳齿节刺进行了一系列细致观察，发现即使同类型刺的超微结构也可能有所差异，如图1所示光镜下“光滑型”齿节刺的扫描电镜细节。我们也发现弹器基伪孔等结构也可用于物种鉴定。这些工作表明对新特征的探索或对已有特征的完善对鳞跳科的分类仍有着积极的意义。
以条形码[5]为代表的DNA分类方法在过去10年中快速发展，能够帮助非分类专家有效地鉴定物种[6]。近年来的一些跳虫研究，表明跳虫尤其是广布种可能存在大量的隐存种。Zhang et al. [7]利用COI、rrnL和核基因28S rDNA分析中国“两种”广布鳞?Tomocerus ocreatus和T. nigrus，也发现近20个隐种。鳞?形态分类的困境，很有可能的一个原因是目前可用的分类特征太少，总体类群分类水平不高。因而，DNA分类作为传统分类的补充，对其有着重要的推动作用，同时也可以在界定物种时评估形态特征的可靠性。
然而，单基因片断和简单遗传距离定种仍有不少缺陷，如不同基因树和种树的不一致、判别独立进化效率低等。许多新的分子分类算法进一步提高了分类的准确性，如单基因方法ABGD、GMYC、PTP等，强调进化过程差异。相对单基因界定方法，多基因贝叶斯方法具有更多优势，能够考虑基因树、溯祖过程的不确定性，如BPP，但计算相对耗时。多种方法的联合使用有助于我们深入了解物种进化过程以及方法间的差异。
事实上，完全依赖于分子手段的进步并不能完全解决物种界定的问题，在客观的理论框架下评价多个物种概念假设才是相对可靠的方法。“整合分类”则提供了可操作的理论框架，可以整合不同的数据来源（形态、分子、生态等）和方法以界定和描述物种。跳虫分类目前仍以形态描述为主，仅Schneider和D’Haese结合形态和分子序列描述了多个Megalothorax属物种，Pan et al.通过COI条码和体色成功区分刺齿跳属两姊妹种。Zhang et al.界定的22个鳞跳“分子种”，目前约一半能通过形态学指标加以确定物种（未发表）。尽管目前大多数DNA分类研究缺乏相应物种的详细描述，但整合分类能切实提高物种鉴定和描述水平。
根据D’Haese [8]和Xiong et al. [9]基于核糖体18S/28S rDNA序列和31种跳虫的分子系统学研究，鳞?总科（仅1种鳞?）不属于长角?目，且更接近于原?目，可能成为弹尾纲第五个“目”。该分子结果一直缺乏公认的形态学佐证，因而未被广泛接受。本课题组在31种基础上将物种数量增至75种，初步结果并未显著改善原来结论，仅鳞?的单系和两亚科的姊妹群关系得以确认，鳞?的位置仍不明朗（未发表）。除了核基因的分析外，线粒体基因组近年来常用于节肢动物的进化研究，常有助于从非核基因的角度审视动物的进化地位[10] [11]。弹尾纲基于线粒体基因组的系统发育研究未涉及鳞?[12]，本课题组测序成功的一条鳞?（Tomocerus cf. ocreatus）线粒体基因组序列，经初步分析发现更接近等节?而非原?目。基于转录组数据的昆虫进化研究也将鳞?和等节?聚在一起[13]。这些基因组的比较研究仍有很大的局限性，测序的代表类群远远不足，还需要进一步增加样本，才可能得出可靠的结论。
鳞?亚科8个属分类的可靠性也值得怀疑。因亚科内形态特征相当保守，导致属的建立多依靠单一、细微的特征。检视这些类群的单系性和系统发育关系也是当前最急迫的任务之一。
本研究将基于18S/28S rRNA序列阐明其在弹尾纲中的地位。
1 材料与方法
1．1 材料
1．1．1 实验样本
本论文所用鳞?科跳虫标本来自于吉林、辽宁、内蒙古、江西、福建等地。所有标本使用吸虫器或TullgrenBerlese漏斗烘烤收集、99%浓度酒精浸泡并储存于20°C冰箱中。由于个体小，故实验中选用整只跳虫作为实验材料。
1．1．2 实验仪器及试剂
（1）实验仪器
PCR扩增仪：Techne Prime；
台式高速离心机；
电泳仪；
高压灭菌锅；
数显恒温水浴箱；
电子精密天平；
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
绪论1
1材料与方法2
1.1材料 2
1.1.1实验样本2
1.1.2实验仪器及试剂2
1.2方法 2
1.2.1基因抽提3
1.2.2片段扩增3
1.2.3琼脂糖凝胶电泳3
1.2.4序列获得4
1.2.5 系统发育重建4
2结果4
2. 1系统发育4
2. 2树形拓扑结构检验4
2. 3系统发育树5
3讨论 6
3. 1鳞?总科Tomoceroidea的单系性7
3. 2鳞?总科Tomoceroidea的位置7
3. 3鳞?亚科 Tomocerinae与南鳞?亚科Lepidophorellinae7
致谢8
参考文献8
弹尾纲鳞?总科的系统发育研究
引言
绪论
跳虫也称弹尾虫、粘管虫，是节肢动物门弹尾纲动物的通称，生活在潮湿的陆地生态环境中，与线虫、螨一起构成三大土壤动物[1]。其中鳞?科（Tomoceridae）形态特化，体表密被鳞片，腹部第三节长于第四节，弹器齿节背面具刺。迄今为止，全球已报道的鳞?12属约160种，中国记录约80种[2]，物种多样性和丰度明显少于其它广布类群[3]。然而，鳞?科的分类及系统发育研究在整个弹尾纲中受关注
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
较少[4]，鳞?科在弹尾纲中的地位及其内部类群的系统发生仍无定论。
近10年来国内外鳞跳科的研究依旧以形态学为主，但因形态保守、可用鉴定特征极为有限而一直进展缓慢，主要分类特征仍旧依赖于的整理工作。鳞跳的常用分类特征有背板毛序、齿节刺、端节等。背板毛序广泛用于其他类，但在鳞跳中多数描述过于简略。Felderhoff et al.的研究表明背板大毛毛序对于Pogonognathellus属区分种组中有一定的意义。即使是部分在鳞跳中广泛使用的特征，长期也缺乏深入深究，如齿节刺，在以往的研究中只关注其在成体中的数量、排列及粗略形态（光滑、复合、分叉等）。本课题组对鳞跳齿节刺进行了一系列细致观察，发现即使同类型刺的超微结构也可能有所差异，如图1所示光镜下“光滑型”齿节刺的扫描电镜细节。我们也发现弹器基伪孔等结构也可用于物种鉴定。这些工作表明对新特征的探索或对已有特征的完善对鳞跳科的分类仍有着积极的意义。
以条形码[5]为代表的DNA分类方法在过去10年中快速发展，能够帮助非分类专家有效地鉴定物种[6]。近年来的一些跳虫研究，表明跳虫尤其是广布种可能存在大量的隐存种。Zhang et al. [7]利用COI、rrnL和核基因28S rDNA分析中国“两种”广布鳞?Tomocerus ocreatus和T. nigrus，也发现近20个隐种。鳞?形态分类的困境，很有可能的一个原因是目前可用的分类特征太少，总体类群分类水平不高。因而，DNA分类作为传统分类的补充，对其有着重要的推动作用，同时也可以在界定物种时评估形态特征的可靠性。
然而，单基因片断和简单遗传距离定种仍有不少缺陷，如不同基因树和种树的不一致、判别独立进化效率低等。许多新的分子分类算法进一步提高了分类的准确性，如单基因方法ABGD、GMYC、PTP等，强调进化过程差异。相对单基因界定方法，多基因贝叶斯方法具有更多优势，能够考虑基因树、溯祖过程的不确定性，如BPP，但计算相对耗时。多种方法的联合使用有助于我们深入了解物种进化过程以及方法间的差异。
事实上，完全依赖于分子手段的进步并不能完全解决物种界定的问题，在客观的理论框架下评价多个物种概念假设才是相对可靠的方法。“整合分类”则提供了可操作的理论框架，可以整合不同的数据来源（形态、分子、生态等）和方法以界定和描述物种。跳虫分类目前仍以形态描述为主，仅Schneider和D’Haese结合形态和分子序列描述了多个Megalothorax属物种，Pan et al.通过COI条码和体色成功区分刺齿跳属两姊妹种。Zhang et al.界定的22个鳞跳“分子种”，目前约一半能通过形态学指标加以确定物种（未发表）。尽管目前大多数DNA分类研究缺乏相应物种的详细描述，但整合分类能切实提高物种鉴定和描述水平。
根据D’Haese [8]和Xiong et al. [9]基于核糖体18S/28S rDNA序列和31种跳虫的分子系统学研究，鳞?总科（仅1种鳞?）不属于长角?目，且更接近于原?目，可能成为弹尾纲第五个“目”。该分子结果一直缺乏公认的形态学佐证，因而未被广泛接受。本课题组在31种基础上将物种数量增至75种，初步结果并未显著改善原来结论，仅鳞?的单系和两亚科的姊妹群关系得以确认，鳞?的位置仍不明朗（未发表）。除了核基因的分析外，线粒体基因组近年来常用于节肢动物的进化研究，常有助于从非核基因的角度审视动物的进化地位[10] [11]。弹尾纲基于线粒体基因组的系统发育研究未涉及鳞?[12]，本课题组测序成功的一条鳞?（Tomocerus cf. ocreatus）线粒体基因组序列，经初步分析发现更接近等节?而非原?目。基于转录组数据的昆虫进化研究也将鳞?和等节?聚在一起[13]。这些基因组的比较研究仍有很大的局限性，测序的代表类群远远不足，还需要进一步增加样本，才可能得出可靠的结论。
鳞?亚科8个属分类的可靠性也值得怀疑。因亚科内形态特征相当保守，导致属的建立多依靠单一、细微的特征。检视这些类群的单系性和系统发育关系也是当前最急迫的任务之一。
本研究将基于18S/28S rRNA序列阐明其在弹尾纲中的地位。
1 材料与方法
1．1 材料
1．1．1 实验样本
本论文所用鳞?科跳虫标本来自于吉林、辽宁、内蒙古、江西、福建等地。所有标本使用吸虫器或TullgrenBerlese漏斗烘烤收集、99%浓度酒精浸泡并储存于20°C冰箱中。由于个体小，故实验中选用整只跳虫作为实验材料。
1．1．2 实验仪器及试剂
（1）实验仪器
PCR扩增仪：Techne Prime；
台式高速离心机；
电泳仪；
高压灭菌锅；
数显恒温水浴箱；
电子精密天平；
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