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基于DNA条形码的棕榈裸蠓雄虫的发现与描述

何泽华 李加慧 林晓丹

何泽华,李加慧,林晓丹. 基于DNA条形码的棕榈裸蠓雄虫的发现与描述[J]. 热带生物学报,2024, 15(1):94−99. doi:10.15886/j.cnki.rdswxb.20230012 doi:  10.15886/j.cnki.rdswxb.20230012
引用本文: 何泽华,李加慧,林晓丹. 基于DNA条形码的棕榈裸蠓雄虫的发现与描述[J]. 热带生物学报,2024, 15(1):94−99. doi:10.15886/j.cnki.rdswxb.20230012 doi:  10.15886/j.cnki.rdswxb.20230012
HE Zehua, LI Jiahui, LIN Xiaodan. Discovery and description of male Atrichopogon palmatus based on DNA barcodes[J]. Journal of Tropical Biology, 2024, 15(1): 94-99. doi: 10.15886/j.cnki.rdswxb.20230012
Citation: HE Zehua, LI Jiahui, LIN Xiaodan. Discovery and description of male Atrichopogon palmatus based on DNA barcodes[J]. Journal of Tropical Biology, 2024, 15(1): 94-99. doi: 10.15886/j.cnki.rdswxb.20230012

基于DNA条形码的棕榈裸蠓雄虫的发现与描述

doi: 10.15886/j.cnki.rdswxb.20230012
基金项目: 海南省自然科学基金高层次人才项目资助(421RC485);海南省自然科学基金青年基金项目(320QN201);海南大学科研启动项目[KYQD(ZR)20026]
详细信息
    第一作者:

    何泽华(1996−),男,海南大学植物保护学院2020级硕士研究生。E-mail:2431580548@qq.com

    通信作者:

    林晓丹(1991−),女,副教授,硕士生导师。研究方向:昆虫系统分类。E-mail:994239@hainanu,edu.cn

Discovery and description of male Atrichopogon palmatus based on DNA barcodes

图(3)
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-02-10
  • 录用日期:  2023-05-14
  • 修回日期:  2023-03-29
  • 网络出版日期:  2023-12-12
  • 刊出日期:  2024-01-16

基于DNA条形码的棕榈裸蠓雄虫的发现与描述

doi: 10.15886/j.cnki.rdswxb.20230012
    基金项目:  海南省自然科学基金高层次人才项目资助(421RC485);海南省自然科学基金青年基金项目(320QN201);海南大学科研启动项目[KYQD(ZR)20026]
    作者简介:

    何泽华(1996−),男,海南大学植物保护学院2020级硕士研究生。E-mail:2431580548@qq.com

    通讯作者: 林晓丹(1991−),女,副教授,硕士生导师。研究方向:昆虫系统分类。E-mail:994239@hainanu,edu.cn

摘要: 棕榈裸蠓Atrichopogon palmatus Tokunaga,1962年迄今仅有雌虫被记录,雄虫一直未被发现。笔者利用DNA条形码技术成功将采自海南岛的棕榈裸蠓雌、雄个体进行配对,首次发现了棕榈裸蠓雄虫,并详细描述了棕榈裸蠓雄虫的形态特征,提供了鉴定特征图以及CO I(细胞色素C氧化酶亚基I)条形码。

English Abstract

何泽华,李加慧,林晓丹. 基于DNA条形码的棕榈裸蠓雄虫的发现与描述[J]. 热带生物学报,2024, 15(1):94−99. doi:10.15886/j.cnki.rdswxb.20230012 doi:  10.15886/j.cnki.rdswxb.20230012
引用本文: 何泽华,李加慧,林晓丹. 基于DNA条形码的棕榈裸蠓雄虫的发现与描述[J]. 热带生物学报,2024, 15(1):94−99. doi:10.15886/j.cnki.rdswxb.20230012 doi:  10.15886/j.cnki.rdswxb.20230012
HE Zehua, LI Jiahui, LIN Xiaodan. Discovery and description of male Atrichopogon palmatus based on DNA barcodes[J]. Journal of Tropical Biology, 2024, 15(1): 94-99. doi: 10.15886/j.cnki.rdswxb.20230012
Citation: HE Zehua, LI Jiahui, LIN Xiaodan. Discovery and description of male Atrichopogon palmatus based on DNA barcodes[J]. Journal of Tropical Biology, 2024, 15(1): 94-99. doi: 10.15886/j.cnki.rdswxb.20230012
  • 棕榈裸蠓Atrichopogon palmatus隶属于蠓科Ceratopogonidae铗蠓亚科Forcipomyiinae裸蠓属Atrichopogon[1] ,该种雌虫于1962年在日本被首次记述[2],可根据其腹部第7~9节腹面具有特殊的赘生物进行鉴别。1990年刘增加等[3] 基于甘肃康县的雌虫标本命名新种多刺裸蠓(Atrichopogon sentus Yu and Qi, 1990),该种后被Liu等[4]异名为棕榈裸蠓,但棕榈裸蠓的雄虫迄今仍未发现。经海南岛裸蠓标本整理鉴定发现了棕榈裸蠓的雌虫,形态学鉴定为棕榈裸蠓,并利用DNA条形码技术对雌、雄个体进行配对,首次发现了棕榈裸蠓雄虫,并对该种进行描述。

    • 研究样本为2020—2021年于海南岛内采集的所有棕榈裸蠓成虫酒精标本,标本处理参照吴小香的方法[5],对所有总计12头标本进行无损形态DNA提取,DNA提取参照天根血液/细胞/组织基因组DNA提取试剂盒方法,随后制成玻片。

      DNA条形码:以COI(细胞色素C氧化酶亚基I)基因作为DNA条形码基因,通用引物为LCO1490: 5′- GGTCAACAAATCATAAAGATATTGG - 3′和HCO2198: 5′-TAAACTTCAGGGTGACCAAAAAATCA -3′,进行PCR扩增[6]。扩增体系和反应程序参考吴小香的方法[5]并进行了一定的改动,在原25 μL体系中,DNA模板由原来的2 μL增加至3 μL,ddH2O减少1μL,PCR反应循环由原来的35个降至30个。经测序,最终获得长度为658 bp序列11条,目前已在 BOLD (http://www.boldsystems.org/index.php)上公开。选择并下载已公开的5种裸蠓COI序列:①稀瘤裸蠓 Atrichopogon oedemerarum, GenBank登录号:KJ767872.1;②温勒裸蠓 Atrichopogon winnertzi, GenBank登录号:KT278275.1;③棕色裸蠓 Atrichopogon fusculus, GenBank登录号:HQ945252.1;④Atrichopogon infuscus, GenBank登录号:KJ767868.1;⑤ Atrichopogon hirtidorsum; GenBank登录号:KT278273.1。利用 MEGA 7.0.14 采用Kimura 双参数模型(Kimura-2-Parameter, K2P)计算种内和种间遗传距离[7];选择残脂库蠓Culicoides imicola(GenBank 登录号:KT307823.1)和台湾铗蠓Forcipomyia taiwana(GenBank 登录号:KF528691.1)作为外群,构建系统发育树(phylogenetic tree),并进行自举检验(Bootstrap=2000)。

      形态学方法:使用奥林巴斯 SZX16 体视显微镜观察酒精标本,并连接CCD(DP72)对虫体整体轮廓进行拍摄。完成拍摄后,对虫体进行消化裂解,并在福斯德 XPZ-830BI 连续变倍体视显微镜下进行解剖制成玻片标本,最后使用生物显微镜 XSP-12CA 和 CCD(YH5001)对玻片标本进行鉴定、测量和拍摄。利用 Adobe Illustrator CC 2018 对雄性成虫生殖器进行绘制;利用 Photoshop 对绘图和照片进行排版。形态术语及测量依据遵循Borkent & Picado 和Felippe-Bauer 的方法,测量数据值在文中的表达形式为最小值至最大值(平均值,n为测量标本数)[8-9]

      形态术语缩写如下,触角比(AR):雄虫触角鞭节10 ~ 13节总长与1 ~ 9节总长的比值,雌虫触角鞭节9 ~ 13节总长与1 ~ 8节总长的比值;触须比(PR):触须第3节长与其宽的比值;前缘脉比(CR):从翅弓脉开始至前缘脉末端总长与从弓脉至翅末端缘总长的比值;跗节比(TR):各足第1跗节与第2跗节的长度比值,前足跗节比(TRI)、中足跗节比(TRⅡ)、后足跗节比(TRⅢ)。

    • 测序获得雄性个体CO I序列7条,雌性个体CO I 序列4条(GenBank登录号:OQ413720-OQ413730),序列长度为658 bp,该种种内遗传距离为 0.000~0.005,平均遗传距离为0.002,种间遗传距离为0.148~0.206,构建的系统发育树(图1)与图不一致显示测序的所有个体聚为支持率100%的单系,说明雌雄同种,均为棕榈裸蠓。

      图  1  根据CO I序列所建裸蠓属系统发育树

    • Atrichopogon palmatus Tokunaga, 1962: 160; Liu et al. 2001: 136; Yu et al. 2005: 455[1-2, 4]. 模式产地:日本(冲绳)

      Atrichopogon sentus Yu e Liut , 1990: (218); Liu et al. 2001: 136[3-4]. 模式产地:中国(甘肃)

      鉴别特征:中小型棕黄色蠓种;复眼遍布柔毛;小盾片后缘有粗鬃2根;翅面无大毛;雄虫爪尖分叉,雌虫爪尖无分叉;雄虫阳基侧突拱桥状,端部1/2覆有纵皱的膜,顶端有延伸,阳茎中叶基部与阳基侧突基部重合;雌虫受精囊卵形或椭圆形,第7腹板中央有1个棕榈树状突起,第8腹节腹面有2对翼状突,第9腹节两侧各有一长辫状突起。

      雄成虫(图2-A)翅长1.02~1.14(1.08,n=6)mm;翅宽0.38~0.40(0.39,n=6)mm

      图  2  棕榈裸蠓 Atrichopogon palmatus Tokunaga, 1962 ♂

      头:棕黄色(图2-B)。头宽与喙长比为2.22~2.55(2.38,n=7)。两复眼间距与小眼直径近乎相等(图2-C),小眼面间柔毛遍布整个复眼。触角棕色,鞭节2~10节上着生轮毛;鞭节第10~13节延长,第10节延长程度最低;第13节延长程度最高,端突明显,触角比(AR)0.87~1.03(0.95,n=7 )。触须5节,棕色,第3节最长,呈柱状,中部有感觉器窝;第5节呈锥状,端钝,触须比(PR)2.42~2.77(2.56,n=7)。

      胸:中胸背板棕黄色,鬃毛稀疏,肩部及两侧缘色淡,中间有两条平行淡色带从端部向基部延伸,基部有两个对称淡色斑,呈“八”字;侧面色淡,侧背片具1根刚毛;小盾片黄色,具2根鬃毛,2~5根刚毛;后小盾片较小盾片颜色略深。翅面无大毛分布,中脉叉有柄;第2径室长/第1径室长为1.14~1.81(1.45,n=6);CR 0.60~0.62(0.61,n= 6)(图2-D)。平衡棒浅棕色。各足均为浅棕色,TRI 3.14~3.84(3.49,n=7);TRⅡ 2.91~3.25 (3.12,n=7);TRⅢ 2.70~2.97(2.85,n=7),后足胫端鬃7~8根,爪端分叉。

      腹:浅棕色。背板颜色较腹板深。尾器(图2-E):第9背板后缘弧形,尾须耳状,着生于第9背板腹面两侧,不超出第9背板;第9腹板后缘两侧与抱握基节衔接处呈弧形浅凹,中间则呈半圆形凹陷,沿中间凹缘有一列弧形排布的鬃毛。抱握基节细长,长于第9背板,基部内侧有三角形腹踝,与阳基侧突基部接近,踝突短小,呈倒锥状,抱握端节基部2/3宽而端部1/3细(图2-F)。阳基侧突拱桥状,表面覆有一层布有纵纹的膜结构,外缘折叠且硬化,端钝且硬化程度略低,上着有一层透明片状结构;阳茎中叶与阳基侧突基部愈合,腹面近端部有开口,中突指状,背面中部纵向开口。(图2-G)。

      雌成虫(图3-A), 翅长 0.95~1.11(1.01,n=5)mm;翅宽 0.42~0.47(0.44,n=5)mm。 体型及颜色与雄虫相似。头宽与喙长比为 1.77~2.00(1.90,n=5)(图3-B)。触角棕色,鞭节1~8节近乎球形,鞭节9~13节为延长节;端节末端端突明显,呈剑状,AR 1.62~1.78(1.68,n=5)。触须PR 2.31~2.69(2.56,n=4)。大颚发达,大颚齿11~14枚。小盾片上的刚毛数为2~7根。翅较雄虫宽,翅面无大毛;第2径室长/第1径室长为 1.83~2.25(2.13 n=5);CR 0.65~0.68(0.66 n= 5)(图3-C)。各足颜色与雄虫一致,TRI 2.93~3.52 (3.23 n=5);TRⅡ 3.25~3.59(3.44 n=5);TRⅢ 2.70~3.19(2.94 n=5),后足胫端鬃7~9根,爪端无分叉。腹部颜色与雄虫相似,受精囊1个,椭圆形 (0.06~0.09)mm×(0.05~0.06) mm,有颈,基部有刻点(图3-E)。第7腹板中央有1个棕榈树状突起,其上有约20条枝突,第8腹节腹板有2对翼状突,靠侧缘的翼状突基部有若干鬃毛,中间的翼状突由4~5根粗刺由长至短并排组成,第9腹节两侧各有1个长辫状突起(图3-D)。

      图  3  棕榈裸蠓 Atrichopogon palmatus Tokunaga, 1962 ♀

      检视标本:标本7♂4♀来自海南省琼中县黎母山国家森林公园,其中,2♀2♂,黎母山林间(19.1731°N/109.7310°E,H 663 m),为吴小香、何泽华于2020-11-20灯诱获得,标本编号:Atr143、Atr143-1、Atr146、Atr146-1;1♂,黎母山村落溪水边(19.1743°N/109.7324°E,H 686 m),为吴小香、何泽华于2020-11-20灯诱获得,标本编号:Atr31;1♀,黎母山主峰路口(19.1753°N/109.7427°E,H 647 m),为吴小香、何泽华于2020-11-20灯诱获得,标本编号:Atr93;1♀,黎母山(19.1742°N/109.7431°E,H 646 m),为何泽华于2020-11-19灯诱获得,标本编号:Atr136;4♂,黎母山森林公园(19.1774°N/109.7427°E,H 686 m),为吴小香、何泽华于2020-11-21灯诱获得,标本编号:Atr113、Atr113-1、Atr113-2、Atr114。标本1♀来自海南省文昌市八门湾上圮村红树林内(19.4527°N/110.7440°E,H 5 m),为邓斌于2021-11-18网捕获得,标本编号:Atr221。

      国外分布:日本[2]

      国内分布:甘肃[3]、海南。

    • 棕榈裸蠓隶属于裸蠓属多赘(Psilokempia)类群[10-11],雄虫与琴形裸蠓Atrichopogon lyratus Yu et Yan, 2005 的尾器形态特征相似[1],但棕榈裸蠓第9背板后缘呈弧形、尾须的着生位置以及复眼相离可区别于琴形裸蠓。

      棕榈裸蠓雌虫腹部具有特殊的赘生物,而雄虫缺少上述特征,仅通过形态学特征进行雌、雄配对较为困难。基于CO I 条形码,棕榈裸蠓的种内遗传距离为0.000~0.012,符合蠓科种内差异范围0.000~0.040[12-13],远小于裸蠓种间遗传距离0.148。通过DNA条形码技术实现了棕榈裸蠓雌、雄个体的配对,首次描述了棕榈裸蠓的雄性个体。

      全世界目前已记录裸蠓513现生种[14],中国记录92种[1, 15-20],而有相当一部分种类是仅有雌虫或雄虫的记录。DNA条形码技术可以实现不同性别个体配对,有助于加速单性别的裸蠓物种缺失性别的发现。

      致谢:感谢吴小香在绘图及排版方面给予帮助。

参考文献 (20)

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