原創(chuàng)；劉學(xué)、王城開

2024年11月1日北京時間晚19點(diǎn)，《昆蟲分類講習(xí)班》第二十三講如期舉行。講習(xí)班以線上模式于騰訊會議和嗶哩嗶哩（bilibili）進(jìn)行全網(wǎng)直播，參加人數(shù)139人。本期的主講人是南京農(nóng)業(yè)大學(xué)的姚良飛博士；參與嘉賓有南京農(nóng)業(yè)大學(xué)的薛曉峰教授和貴州大學(xué)的乙天慈教授；主持人為南京農(nóng)業(yè)大學(xué)的張峰教授和詹志鴻博士。

此次昆蟲分類講習(xí)班，姚良飛博士以《癭螨物種復(fù)合體的物種界定和漸滲研究

》為題進(jìn)行了精彩的演講。在會議中，姚博士首先介紹到，物種多樣性的探索一直是生物學(xué)家所面臨的一個重要挑戰(zhàn)，其中，隱種的多樣性也越來越受到大家關(guān)注，尤其是在小型的節(jié)肢動物譜系當(dāng)中，例如癭螨。接下來姚博士為我們介紹了隱種的概念，并提出四種隱種多樣化的進(jìn)化過程：近期分化、平行進(jìn)化、趨同進(jìn)化和形態(tài)靜止。

接下來，姚博士講到，癭螨物種豐富，但體型微小且形態(tài)較為簡單，導(dǎo)致其鑒定工作較為困難。其中，在姚博士的研究中，發(fā)現(xiàn)了一種名叫圓柏上癭螨的昆蟲，通過線粒體基因組分析出該昆蟲存在兩種結(jié)構(gòu)的線粒體基因組，后結(jié)合形態(tài)學(xué)和分子學(xué)判斷出圓柏上癭螨存在兩個分子種和三個形態(tài)種。為了確定圓柏上癭螨復(fù)合體存在多少個物種，選定了18個種群進(jìn)行分析，但通過32個形態(tài)特性進(jìn)行分析不能很好分開，后進(jìn)行基于分子數(shù)據(jù)的物種鑒定和進(jìn)化研究，通過不同的分析方法都一致的得出圓柏上癭螨存在10個物種這一相同的結(jié)論。

緊接著，姚博士介紹了不同的分子數(shù)據(jù)的分析方法。例如ASAP可以通過遺傳距離的方法進(jìn)行物種界定，尋找種內(nèi)和種間的遺傳距離差異,缺乏進(jìn)化的客觀性；bPTP可以采用最大似然法來進(jìn)行物種界定，通過檢索種間分支和種內(nèi)分支在時間上的轉(zhuǎn)折點(diǎn)來劃分物種，此外還有mPTP模型，GMYC模型等。

在確定了圓柏上癭螨復(fù)合體共存在十個物種后，姚博士為了確定其形態(tài)上相似性的原因到底是什么，構(gòu)建了一個時間軸上的系統(tǒng)發(fā)育樹，并引用相關(guān)的時間矯正點(diǎn)進(jìn)行矯正，時間校正后的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)表明，圓柏上癭螨復(fù)合體起源于新近紀(jì)，且大多數(shù)譜系在第四紀(jì)分化，還發(fā)現(xiàn)圓柏上癭螨復(fù)合體的譜系分化時間相對較短，可能是近期分化的產(chǎn)物?；诜N群動態(tài)歷史結(jié)果，姚博士提出，第四紀(jì)冰期的氣候波動可能在推動圓柏上癭螨復(fù)合體物種多樣性方面發(fā)揮了多種作用。

接著，姚博士指出隱種被嚴(yán)重低估的現(xiàn)象。通過對比不同科的劃分結(jié)果，有45個物種被分成了119個分子種。后通過分析其中最具代表性的兩個物種，發(fā)現(xiàn)寄主植物和地理隔離是物種分裂的主要原因。

最后，姚博士談到，通過對中國不同生態(tài)區(qū)域的物種多樣性的比較，發(fā)現(xiàn)中國癭螨的多樣性要高于預(yù)期，基于豐富度評估模型，推測中國癭螨總數(shù)至少有2350個物種，并且分裂的高發(fā)生率表明，癭螨中普遍存在隱存種，也促進(jìn)著像他這樣的癭螨工作者越來越應(yīng)該深入的評估癭螨的物種多樣性。

以下是整理的問答/交流內(nèi)容的文字版（供大家參考）

1.     用單頭昆蟲做全基因組擴(kuò)增來產(chǎn)生數(shù)據(jù)，DNA量會不會不夠，擴(kuò)增時間需要多久呢？

我們的擴(kuò)增一般需要三天左右。

2.     從這么小的基因組擴(kuò)增到這么大，如果需要擴(kuò)增三天的話，擴(kuò)增應(yīng)該會超過1000倍以上，但是擴(kuò)增本身就會有錯誤，那你們有沒有評估過高擴(kuò)增對SNP的獲取和SNP的錯誤率有沒有影響？

我們在癭螨上很難完成在技術(shù)上的比較，因為我們沒有參照系，尤其還是在小的節(jié)肢動物身上。

3.     對于圓柏上癭螨最后被分成了十個物種，有的group只有兩三個，如果用的單基因進(jìn)行鑒定，對實(shí)驗的分析結(jié)果還是會有一定的影響，那如果用SNP進(jìn)行分析，是不是可以降低我們對物種鑒定時平均每個物種的數(shù)量要求？

是的，基因組數(shù)據(jù)本身就比單基因的數(shù)據(jù)量要大，所以我覺得相對的準(zhǔn)確性也就更高些。

4.     那您有沒有評估過在使用SNP這種大量的數(shù)據(jù)來做，一般幾個個體就覺得差不多了呢？有沒有類似的研究？

現(xiàn)在還沒有，這方面的工作還沒有人開始研究。

5.     對于研究最后圓柏上癭螨被分成十個物種，那從形態(tài)上可以分成幾個呢？

一開始只能分成一個，后來慢慢的通過全基因組等多種方法結(jié)合去分成的十個。

6.     那最后的十個物種，之后是不是可以在形態(tài)上進(jìn)行區(qū)分呢？

還是不能，除了其中的七個種我們已經(jīng)報道過了，剩下的三個在形態(tài)上還是不能區(qū)分。

7.     引入基因流的計算要比原來耗時和復(fù)雜，對人的要求較高，如果像你說的分析都相同，那我們在分析時是不是可以用比較經(jīng)典的分析方法就可以完成鑒定，就不需要再用更加復(fù)雜的方法去鑒定呢？

我們將基因流引入是一個輔助手段。第一個，它是從物種鑒定的基礎(chǔ)上驗證結(jié)果，第二個，是想探究一下它形成的原因是什么，是不是因為基因流而導(dǎo)致了形態(tài)上的相似，并導(dǎo)致了形態(tài)上難以區(qū)分這些物種。

8.     癭螨的祖先是由什么動物演化而來的？

在兩億三千萬年前癭螨就已經(jīng)存在，那個時候恐龍還沒有滅絕，所以癭螨是一個非常古老的類群，一開始人們覺得它太小了，而沒有把它當(dāng)作一種節(jié)肢動物，而猜測它是一種病原菌。但是對于癭螨的祖先到底是什么，那其實(shí)我還不是很清楚它叫做什么。

9.     我們所做的研究，前面用COI1做的，但我們用的多基因片段，后面用UCE。在我們的結(jié)果中，多基因的線粒體比較和形態(tài)的預(yù)期結(jié)果相符，到了UCE中就發(fā)現(xiàn)了過度劃分，想問一下這個分子鑒定是不是數(shù)據(jù)量越大越好？那另一方面會不會因為數(shù)據(jù)量大了可能區(qū)分的地方就多了？會導(dǎo)致物種的過度劃分？

UCE的分子標(biāo)記是一個超保守元件，他在做系統(tǒng)發(fā)育方面是非常有可信度的，但是把UCE應(yīng)用到物種鑒定當(dāng)中，這樣的文章我可能看到的比較少。第二個呢，對于過度評估問題，對UCE的全基因組數(shù)據(jù)，相比COI1的數(shù)據(jù)，它很大不同的是，COI1屬于線粒體基因組標(biāo)記，而線粒體基因組屬于母系遺傳，和全基因組數(shù)據(jù)是不一樣的，而我們在文章最后標(biāo)記的這個基于COI1的物種鑒定，就有很多不同的模式，就是基于鑒定物種，我們大部分的COI1就是可以的。

10.   那是不是只用COI1，只用單基因片段比多基因片段更好一些？

基于COI1的物種鑒定是一個非常經(jīng)典的分析，那相比于只利用COI1，我們也利用了一個多基因片段，12個線粒體基因和多基因組串聯(lián)，進(jìn)行分析，那分析的結(jié)果是一致的，差的不是很多。

11.   我做的是寄生蜂類的研究，我們也存在隱種的問題，但是不一樣的是，我們也用了COI1，也用了和基因的串聯(lián)，但結(jié)果其實(shí)是有些不一樣的，那我們要不要去用全基因組SNP分析？是不是數(shù)據(jù)量大的更好？

如果從絕大部分時候，我想核基因更讓人信服，線粒體和其他的一些核基因結(jié)果，串聯(lián)不太一樣。

12.   我想再問一下，復(fù)合體的定義是什么？

大部分復(fù)合體是定義在屬里，在屬中存在在形態(tài)上很難鑒定的一類群體，把它們鑒定為復(fù)合體。這個類群跨越了兩個屬，這兩個屬的物種呢，被命名為一個復(fù)合體。

13.   引種之間存在生殖隔離現(xiàn)象嗎？

癭螨的生殖方式是一個非常特殊的有性生殖過程，可以給大家簡單描述一下，雌螨和雄螨在葉片表面，雄螨把精包產(chǎn)出來，產(chǎn)到葉片表面，等待雌螨去時，將產(chǎn)在葉片上的精包放到自己的身體里面，完成受精，再產(chǎn)生下一代，從這個現(xiàn)象上觀察，目前在癭螨上沒有這個現(xiàn)象。觀察到不同物種之間會存在生殖隔離現(xiàn)象，我們只能從基因流的角度去檢測，是不是有一個共享的遺傳信息在里面，也通過我們的觀察，從分子基因組數(shù)據(jù)方向思考，隱種之間可能有的物種存在生殖隔離，我們認(rèn)為沒有發(fā)生基因流的就是沒有生殖隔離現(xiàn)象，發(fā)生基因流的就是說生殖隔離可能被打破了。

14.   如何將類群用比較適合的基因來進(jìn)行分類？

對它的基因都有一個規(guī)范，從物種的角度，如果用條碼從實(shí)際操作的角度有很強(qiáng)的便捷性，能夠通用，條碼的選擇，標(biāo)記的選擇，并不是唯一的，但從客觀的實(shí)踐上來講，如果從通用的角度來講，COI1仍然是現(xiàn)在的主流，包括便捷性，因為它比基因組操作更便宜，更容易很多。

15.   一個地點(diǎn)的不同物種聚集在一起，用structure測，還是系統(tǒng)發(fā)育樹結(jié)果都混在了一起，會不會是復(fù)合體？

我覺得你這個類群跟我研究的類群有一定的相似性，就是說他可能因為structure其實(shí)也在一個方面去證明這個物種存在基因流，既然structure還有系統(tǒng)發(fā)育樹都混合在了一起，我覺得這個物種類群可能就已經(jīng)發(fā)生了一個基因流的建設(shè)的情況，那你可以在這個前面或后面做一個物種的鑒定，就是說比較一下他們的遺傳距離的差異，看看他們的遺傳距離是不是發(fā)生分化很小還是分化很大，我覺得可以當(dāng)做一個物種復(fù)合體來進(jìn)行一個全面的研究。

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