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中国农业大学刘星月团队发现中国珍稀昆虫旌蛉科新属种

来源:中国农业大学植物保护学院 郑昱辰 刘星月日期:2024-03-29

近日,中国农业大学植物保护学院刘星月团队于国际著名动物学期刊Zoological Journal of the Linnean Society(《林奈学会动物学杂志》)上发表了题为“A mysterious treasure originated from Africa: evolutionary history of the endangered spoon-winged lacewings (Neuroptera: Nemopteridae: Nemopterinae) from China”的研究论文。该论文通过经典分类学、比较形态学、整合系统发育分析及生物地理学分析,揭示了旌蛉亚科(脉翅目:旌蛉科)的演化历史。研究澄清了我国珍稀昆虫物种——中华旌蛉Nemopistha sinica(国家二级保护野生动物)的分类地位,其代表旌蛉亚科1新属:华旌蛉属Sinonemoptera。同时基于中国科学院动物研究所梁红斌带领的国家动物标本资源库采集队以及作者郑昱辰采于西藏察隅察瓦龙干热河谷的旌蛉标本,发现华旌蛉属的新种:藏华旌蛉 Sinonemoptera tibetana。至此,中国已记录2种旌蛉科物种,分布于怒江的两段干热河谷地带,均为我国特有种。

华旌蛉属Sinonemoptera 成虫整体照:A:中华旌蛉 S. sinica (Yang, 1986); B:藏华旌蛉 S. tibetana Zheng & Liu, 2024(引自 Zheng & Liu, 2024)

华旌蛉属Sinonemoptera 成虫整体照:A:中华旌蛉 S. sinica (Yang, 1986); B:藏华旌蛉 S. tibetana Zheng & Liu, 2024(引自 Zheng & Liu, 2024)

新种:藏华旌蛉 生态照(郑昱辰 摄)

新种:藏华旌蛉 生态照(郑昱辰 摄)

中华旌蛉 生态照(吴超 摄)

中华旌蛉 生态照(吴超 摄)

基于形态和分子整合数据的系统发育分析,揭示了旌蛉亚科的演化历史以及分布格局。结果显示,现生旌蛉亚科根据腹部相对头胸部的长度分为两大姐妹支:短腹旌蛉支系(The short-abdomen (SA) group)与长腹旌蛉支系(The long-abdomen (LA) group)。历史生物地理学分析发现:现生旌蛉亚科起源于晚白垩世的非洲,并在新生代发生显著的分化。短腹旌蛉支系局限分布于非洲大陆南部的稀树草原地带;长腹旌蛉支系祖先分布于非洲大陆,但在始新世至中新世发生三次大规模的扩散,通过冈瓦纳古陆板块间的陆桥以及北非—西亚地区复杂的荒漠化变迁,扩散至全球。东洋区特有的华旌蛉属与非洲的长腹旌蛉支系关系最为接近。中新世之前的喜马拉雅山脉以及周边山脉的隆升较为缓慢,这为华旌蛉与非洲近缘属的共同祖先向东亚扩散提供了较有利的条件。而随着喜马拉雅山脉及周边横断山脉的急剧隆起,古红河被分隔为三条主要河流,即怒江、澜沧江和金沙江,这些河流沿岸的干热河谷也随之形成。在这一时期,华旌蛉属的祖先可能便被限制在这片干热河谷地区并与非洲近缘属发生分化;在更新世晚期,随着喜马拉雅山脉以及周边山脉的常绿阔叶林的扩大和降雨量的增加,其周边大部分地区变得更加湿润,导致了喜干热生境物种栖息地的收缩,随着微生境以及海拔梯度的急剧变化导致了怒江干热河谷的察瓦龙段与保山-泸水段的物种分化,最终横断山区碎片化的干热河谷成为了东亚旌蛉的避难所。

该研究首次通过整合数据揭示了旌蛉亚科的演化历史,刷新了我国旌蛉科区系分布的基础数据,为旌蛉这类重要珍稀昆虫的保护提供了奠定了理论基础。

基于线粒体基因组+部分核基因(18S与28S rRNA)(左)及形态特征数据(右)的旌蛉亚科系统发育。(引自 Zheng & Liu, 2024)

基于线粒体基因组+部分核基因(18S与28S rRNA)(左)及形态特征数据(右)的旌蛉亚科系统发育。(引自 Zheng & Liu, 2024)

结合分子与形态数据的旌蛉亚科系统演化时空格局与全球扩散路径。(引自 Zheng & Liu, 2024)

结合分子与形态数据的旌蛉亚科系统演化时空格局与全球扩散路径。(引自 Zheng & Liu, 2024)

中国农业大学植物保护学院博士研究生郑昱辰为论文第一作者,刘星月教授为论文通讯作者。研究得到了国家自然科学基金(No. 32370484,32130012)、西藏关键地区野生动物资源调查专项(ZL202203601)、第二次青藏高原综合科学考察研究(STEP) (No. 2019QZKK05010600),国家重点研发计划(No. 2022YFC2601200)、中国农业大学2115人才培育发展支持计划、以及中国科学院动物研究所国家动物标本资源库的资助。