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摘要 : 巨蚓科是我国的主要蚯蚓类群，其系统发育研究具有重要理论意义。分类学研究无法阐明巨蚓科蚯蚓的系统发育关系，因此联合分类学与分子系统学方法探讨该类群的物种演化与系统发育有重要科学价值。本研究于2010-2013期间，系统地采集了我国数十个自然保... 展开巨蚓科是我国的主要蚯蚓类群，其系统发育研究具有重要理论意义。分类学研究无法阐明巨蚓科蚯蚓的系统发育关系，因此联合分类学与分子系统学方法探讨该类群的物种演化与系统发育有重要科学价值。本研究于2010-2013期间，系统地采集了我国数十个自然保护区及周边地区的巨蚓科蚯蚓，丰富了我国蚯蚓多样性；并以线粒体5个基因（COI、COII、ND1、12S及16S基因）为基础开展系统发育分析，重建了较客观的巨蚓科分子系统发育关系；再结合形态分析与分子系统发育结果，估计物种分化时间，并重建祖先特征与祖先分布区域，在物种阶元上探讨了我国巨蚓科蚯蚓物种分化与扩散历程。主要研究成果如下： 1）采集得到中国巨蚓科蚯蚓共321种（亚种），其中远盲蚓属263种（亚种）仍占大多数，腔蚓属57种（亚种），以及环棘蚓属1种；发现270个新种（亚种），其中远盲蚓属224种（亚种），腔蚓属46种（亚种），无其他属蚯蚓新种。本论文更新了中国巨蚓科蚯蚓名录，为中国蚯蚓多样性研究提供科学基础。截止2016年6月，中国共记录有巨蚓科蚯蚓571种（亚种），其中远盲蚓属（Amynthas）有436种（亚种），腔蚓属（Metaphire）有125种（亚种），环棘蚓（Perionyx）属首次在大陆采集到，仅1种；其他属不变，巨蚓属（Megascolex）1种，近盲蚓属（Pithemera）3种，扁环蚓属（Planapheretima）4种，多环蚓盲属（Polypheretima）1种。 2）使用分子系统发育方法可很好地补充分类研究。通过线粒体基因序列特征分析发现，测序的COI、COII、ND1、12S与16S基因都可用于分子鉴定，但16S基因片断的遗传距离略低。物种水平上，COI基因距离均值高于之前的研究，主要区间为(14.0,24.0]，12S基因在物种水平主要区间与COI基因的相似，亚种水平为(2.0,6.0]。把5基因联合起来分析，得到物种水平的距离均值为17.2±0.7％，主要区间为(12.0,22.0)。这些标准可为后续的分子鉴定提供科学参考。研究还发现蛋白编码基因的转换颠换比均较高，而16S基因中的转化位点比例与颠换比例相似，而12S的是颠换高于转换。发生颠换的变异位点较转换位点携带有更多的系统发育信息，故颠换发生几率较高的12S与16S基因比蛋白编码基因更适合于构建客观的分子系统发育树。本论文还进一步揭示了5基因联合序列（COI-COII-12S-16S-ND1）可在物种水平构建较为客观的分子系统发育树。由于rRNA基因较蛋白编码基因携带有更多的系统发育信息，所以12S+16S、12S+16S+ND1组合也具有较大的分析价值，可用于物种亲缘关系的快速分析。 3）本论文基于321个物种584个标本线粒体5个基因（COI、COII、ND1、12S与16S）构建了较客观的中国巨蚓科蚯蚓最大似然树与贝叶斯树，并按照顺序约定将主要类群划分为14个物种群（Group）。论文再结合369个标本的形态特征，详细探讨了巨蚓科不同物种群及物种的系统发育关系。通过系统发育关系分析可知：首先，环棘蚓属与远盲蚓属（Amynthas）、腔蚓属（Metaphire）形态及分子差异均较大；其次，远盲蚓属与腔蚓属这两个属的单系性是不成立的，二者应该被归为一个属；再次，在属内根据受精囊孔位置与对数等的不同而建立的物种群（species-group）这一阶元也不具单系性。 4）本研究还使用非相关的对数正态松散分子钟及估计的碱基替代速率，估算了中国巨蚓科不同物种群及物种间的分化时间，并重建了祖先特征与祖先分布区域。从结果可以看出，巨蚓科与正蚓科两个科的分化时间在侏罗纪早期，直到白垩纪后期中国的巨蚓科才出现科内的分化。环毛类主要类群的祖先大约起源于白垩纪末期到新生代初期，约65.32Ma。中国巨蚓科主要物种群在新生代物种数目大幅增加，到上新世以后由于第四纪冰期影响，造成了物种增加速率大幅下降。研究还推测出了腔蚓属很多物种的起源时间大约处于中新世前期；而亚种多在中新世中后期分化，很多孤雌生殖种也大约在该时期形成。再根据祖先分布重建及物种扩散线路推测，可知中国巨蚓科蚯蚓可能起源于中南半岛，祖先从西南进入中国后在漫长的地质时间内分化与扩散。海南岛主要类群Group8-10的祖先大约是始新世初期（50.60Ma）从大陆扩散到海南岛，随后主要在海南岛内分化扩散。综上所述，巨蚓科蚯蚓进入中国的物种逐渐向东、向北等不同方向扩散开来，适应不同的生存环境，在新生代演化出繁多的新物种。在演化过程中为适应不同的环境压力，雄孔与受精囊孔等形态特征演化出了多种类型。收起

关键词 : 巨蚓科蚯蚓物种分化扩散历程分子系统发育

2. 中国巨蚓科蚯蚓比较线粒体基因组学与分子系统发育研究

[学位论文] 张亮亮上海交通大学 2016年博士导师: 邱江平共143页

摘要 : 巨蚓科（Megascolecidae）是陆栖蚯蚓中最大的类群，由于巨蚓科蚯蚓分类的复杂性，在其分类系统、属级单元及物种类群的相互关系和单系性等方面一直有较多争议。线粒体基因组研究已成为分子进化领域的热点。基于线粒体基因组水平的系统发育分析能在很... 展开巨蚓科（Megascolecidae）是陆栖蚯蚓中最大的类群，由于巨蚓科蚯蚓分类的复杂性，在其分类系统、属级单元及物种类群的相互关系和单系性等方面一直有较多争议。线粒体基因组研究已成为分子进化领域的热点。基于线粒体基因组水平的系统发育分析能在很大程度上减少单基因过高或过低的保守性以及较短基因片段易出现随机错误等引起的分析误差。然而相对于其他动物类群的线粒体基因组学研究，蚯蚓这一非常重要的土壤动物类群，其线粒体基因组的研究却很有限，目前仅有三种蚯蚓的线粒体基因组被测定。本研究首次对中国巨蚓科蚯蚓线粒体基因组进行了较大规模的测序，测定了20种巨蚓科物种，以及一种链胃蚓科蚯蚓（日本杜拉蚓）的线粒体基因组序列。利用比较基因组学和生物信息学等手段,在线粒体基因组水平上分析了巨蚓科线粒体基因组的特征与进化；并以线粒体基因组序列为基础开展系统发育分析，重建巨蚓科蚯蚓的系统发育关系，主要研究结果如下： (1)蚯蚓线粒体基因组的特征比较保守：全部基因都由同一链编码，基因顺序相同，所有的蛋白编码基因起始密码子相同。 (2)日本杜拉蚓的线粒体基因组与其他蚯蚓相比，AT含量最高，碱基组成偏向性（AT/GC-skew）颠倒，遗传差异最大。 (3)蛋白编码基因的遗传距离与进化速率最大的和最小的基因分别为ATP8与CO1。蚯蚓线粒体COX系列基因与CYTB基因较保守，而NADH和ATP系列基因进化速率相对较快。 (4)在长管远盲蚓中检测到一个额外缩短的Leucine(CUN)tRNA。不同物种的22个tRNA表现出多变的替换模式。 (5)无论分区与否，单独的PCG数据集并不能得到稳定的进化树。这提示蛋白编码基因可能不足以代表整个线粒体基因组的系统发育信息。 (6)加入rRNA后，对拓扑结构的稳定和支持率的提升有明显作用。表明线粒体基因组系统发育研究中不应舍弃rRNA。 (7) PartitionFinder软件在数据分区及模型优化上能更好的体现生物学意义，利用PartitionFinder分区后的PR数据集ML树支持率明显提升。表明其更充分挖掘了数据的系统发育信息。建议在多基因联合建树数据分区时采用。 (8)基于线粒体基因组的系统发育研究证明远盲蚓属和腔蚓属并非为单系群；考虑到它们形态学的相似性，二者应划分为一个属，现有的分类体系应该修订。收起

关键词 : 巨蚓科蚯蚓线粒体基因组分子系统发育遗传差异

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