课题基金 / 基金详情

青藏高原东缘-东北缘蝉科昆虫多样性、物种分化及谱系地理研究

批准号:
32070476
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
魏琮
依托单位:
学科分类:
动物系统与分类
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
魏琮

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
蝉科昆虫若虫长期在地下固定生活,成虫寿命短、飞行力弱,难以扩散,是研究物种形成和生物地理的理想模式生物。青藏高原东缘和东北缘是古北界与东洋界的重要交汇地带,但高原隆升和气候变化等对这里很多动物的起源、扩散、多样性分化及适应的影响仍是谜团;该地区的蝉科昆虫多样性一直缺乏系统研究,部分单元的系统地位更长期存疑,一直阻碍印度次大陆与古北界相邻地区的蝉科昆虫多样性廓清和系统发育重建。本项目拟结合前期研究,综合采用比较形态学、生物声学、分子系统学和谱系地理学研究方法,廓清该区域蝉科昆虫的多样性、区系格局和存疑类群的系统地位,重点对不同模式生境(高山–亚高山、低山–峡谷–丘陵)的代表类群进行表型、鸣声和遗传分化及谱系地理研究,寻绎重大自然历史事件对其多样性分化和谱系地理结构形成的影响,检验地理隔离和自然选择在谱系分化中的作用,为青藏高原边缘地带特殊环境下生物多样性的形成、维持和丧失机制研究提供新信息。
英文摘要
Insects of the family Cicadidae (Insecta: Hemiptera) are excellent subjects for bio-geographical studies because of their low dispersal ability caused by the generally long, subterranean pre-adult stage, short adult lifespan and their much less flying capability than other insects. Areas along the eastern and north-eastern margins of Qinghai-Tibetan Plateau (QTP) are located in the transition region between the Parlaerartic and Oriental Regions, where the landform and plant community are remarkably complicated. However, effects of uplift of the Plateau and climate changes on the origin, dispersal, diversification and adaptation of many animal taxa remain unravelled. Up to date, studies of biodiversity and fauna on cicadas occurring there are extremely limited, and the systematic status of a few taxa of Cicadidae that mainly distributed there remains problematic, which hinder studies to clarify the cicada fauna and biodiversity along the transitional zone between the Parlaerartic and Oriental Regions and to reconstruct the phylogeny of related taxa. For the proposed project we are taking our work further to investigate the cicada biodiversity and fauna as well as the systematic status of related taxa by comprehensively using methods of comparative morphology, bioacoustics, molecular systematics, and phylogeograpy, etc. In particular, we will focus on the morphological differentiation, acoustic-signal diversification, genetic differentiation and phylogeographic structure of representative species that separately occur in habitats of two distinctly different models, i.e., the alpine–subalpine zones and the low-altitude mountain–canyon–hill zones, which may test the relative effects that geographic isolation and natural selection exact on the lineage differentiation of related taxa, and reveal to what degree the topography and climate change shaped the genetic diversity and diversification. The results will expand our knowledge of the cicada fauna there and provide a more secure and productive framework for research of genetic diversification and the mechanisms of biodiversity formation, maintenance and loss in areas along the eastern and north-eastern margins of QTP.
本项目综合采用形态学、生物声学、行为生态学、分子系统学和谱系地理学方法,对青藏高原东缘、东北缘及临近地区蝉科昆虫进行了多方面研究。在形态学方面,重点对蝉科代表类群的足、中胸X隆起、腹瓣、外生殖器、贮菌体等进行了比较研究,在足端部发现一种新外分泌腺,并明晰了代表物种的胚胎发育和复眼发育过程,以及贮菌体、马氏管等器官的形态分化在蝉次目系统发育方面的意义。在鸣声通讯和性选择机制研究方面,主要采用“标记-重捕”调查、统计分析和生物声学分析方法,明晰了枯蝉(兼具鼓膜和摩擦发音器)、蟪蛄(仅具鼓膜发音器)和合哑蝉(发音器缺失)三个代表类群的鸣声通讯机制及其在进化方面的意义。在区系与多样性、物种分化、系统发育和谱系地理研究方面,廓清了青藏高原东缘、东北缘地区的蝉科昆虫多样性(3亚科46属100种)及地理分布格局,建立3新属、11新种,确认多个新异名;基于蝉科昆虫形态特征、分子数据及专性共生菌分子数据,明晰了相关类群的系统发育关系,明确了华蝉族、黑蝉族等存疑单元的系统地位;重点开展了枯蝉、合哑蝉、程氏网翅蝉等代表类群的种群分化和谱系地理研究,揭示出更新世气候变化、中国西南地区造山运动等对不同生境模式的代表物种遗传分化和谱系地理结构形成的影响;重点采用鸣声特征和基因组数据开展了枯蝉的表型(形态和鸣声结构)与遗传分化研究,明晰了分布区隔离、气候演变、寄主植物和天敌捕食压力改变等对其种群分化及潜在新物种形成的驱动作用。此外,结合蝉科的形态、分子数据和专性共生菌分子数据,对蝉科各类群与专性共生菌的系统发育进行了比较研究,明晰了蝉科昆虫与专性共生细菌Keralsulcia、Hodgkinia和类酵母共生菌(YLS)之间的复杂协同演化关系,揭示出YLS替代Hodgkinia、YLS相互替代事件在蝉科演化中多次发生,且YLS的分化与中新世、渐新世气候骤冷事件密切相关。本项目研究结果为进一步深入开展蝉科昆虫的多样性分化、蝉次目昆虫贮菌器官的起源及其与共生菌的协同进化奠定了基础。
蝉科昆虫的多样性分化及其与共生菌的协同进化
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    54万元
  • 批准年份:
    2022
  • 负责人:
    魏琮
  • 依托单位:
青藏高原东缘-东北缘蝉科昆虫多样性、物种分化及谱系地理研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    --
  • 资助金额:
    58万元
  • 批准年份:
    2020
  • 负责人:
    魏琮
  • 依托单位:
东亚蟪蛄族分类订正、系统发育及谱系地理研究(半翅目:蝉科)
  • 批准号:
    31772505
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    61.0万元
  • 批准年份:
    2017
  • 负责人:
    魏琮
  • 依托单位:
基于形态学、生物声学和分子数据的裸蝉族系统发育及物种分化研究
  • 批准号:
    31572302
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    63.0万元
  • 批准年份:
    2015
  • 负责人:
    魏琮
  • 依托单位:
国内基金
海外基金