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生态与自然保护学院在野生动物专性寄生蝇适应演化研究方面取得新进展

发表时间:(2020-06-17)

亚博体育足球app  寄生虫普遍存在于野生动物体内,是物种间适应和协同进化的结果,也是导致濒危物种灭绝的关键因素。基于团队近10年的野外调查,发现狂蝇蛆病长期流行于普氏野马、盘羊、藏羚羊等濒危动物小种群中,业已成为其种群扩繁的瓶颈。狂蝇在哺乳动物中发生了广泛的适应辐射,演化出了复杂的形态及多样的生物学特征以适应于寄生生活,是双翅目乃至昆虫纲中适应辐射最为成功的寄生性类群之一。因此,明确狂蝇科昆虫的系统发育关系,探究狂蝇关键形态及分子特征的适应演化规律,对揭示寄生虫与寄主间的协同进化机制,阐明动物群落间的相互影响具有重要的科学理论价值。相关成果将为野生动物寄生虫病生态防控提供关键科学依据。

 

  近日,我校生态与自然保护学院张东教授科研团队基于比较线粒体基因组学研究方法,首次解析了狂蝇科全部四个亚科的亲缘关系,并比较分析了狂蝇线粒体基因组的结构特征、碱基组成和进化速率。在此基础上,选取狂蝇适应演化研究中的典型类群小头皮蝇属,通过系统检视俄罗斯、奥地利、日本等世界主要博物馆的狂蝇成虫标本,建立了新物种4种,新同物异名1个,构建了该属首个物种进化树,并分析了世界小头皮蝇体色拟态的分布及演化趋势。

 

  研究发现,狂蝇科中不同亚科的线粒体基因组碱基组成和分子进化速率具有明显差异,皮蝇亚科和狂蝇亚科的进化速率高于疽蝇亚科和胃蝇亚科;胃蝇亚科物种线粒体基因组的GC含量明显增高但总长度显著减小,这很可能是胃蝇适应于哺乳动物消化道内专性寄生的“能量代偿”进化结果。

 

 

亚博体育足球app  图1 狂蝇科线粒体基因组异质性检测图

 

 

  图2 狂蝇科线粒体蛋白编码基因同义替换速率,非同义替换速率和进化速率

 

  依据世界小头皮蝇属物种进化树,研究明确了成虫鲜艳的体色为该属关键的适应性特征,并重建了其体色特征的演化轨迹;以此为基础,结合世界熊蜂属体色分析结果,验证了小头皮蝇腹部与熊蜂相似的体色特征为贝氏拟态(Batesian mimicry)的趋同性演化结果,是警戒捕食者、提升存活率重要适应性策略。

 

 

  图3 小头皮蝇(杨南摄)和被模仿的熊蜂

 

亚博体育足球app  图4 小头皮蝇属物种体色、系统发育关系及世界分布综合图

 

亚博体育足球app  研究成果分别在动物学一区Top期刊 Zoological Journal of the Linnean Society 和生化与分子生物学领域二区Top期刊 International Journal of Biological Macromolecules 上发表,题目分别为“Taxonomy, phylogeny and evolution of the bumblebee bot flies (Oestridae: Hypodermatinae:  Portschinskia Semenov)”和“Evolutionary insights into bot flies (Insecta: Diptera: Oestridae) from comparative analysis of the mitochondrial genomes”的研究成果。生态与自然保护学院野保学科博士研究生李心钰是上述2篇论文的第一作者,通讯作者均为张东教授。博士研究生王超、高云云,硕士研究生葛应强在张东教授的指导下参与了该研究的野外或实验工作。

 

亚博体育足球app  相关研究获得亚博体育足球app 杰出青年人才项目、国家自然科学基金、国家留学基金委资助。

 

  论文链接:

  

  

 

 

编辑:李佳

审核:刘尧

来源:生态与自然保护学院          作者:生态与自然保护学院; 审稿:任忠诚          浏览次数: