《ZooKeys》:?Taxonomic insights into the diversity of
Cloeon Leach, 1815 (Ephemeroptera, Baetidae) in Thailand
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本研究针对泰国四节蜉属物种多样性不清、缺乏系统性研究的现状,研究人员开展了涵盖形态学、分子系统学和分类学的综合性研究。研究首次在泰国记录了C. bengalense、C. rubellum和C. viridulum三个物种,并首次描述了C. rubellum的成熟若虫和雌性成虫以及所有五种物种的卵壳表面结构,提供了基于卵、若虫和成虫形态的泰国四节蜉属物种检索表,并利用COI基因序列构建了系统发育树。该研究澄清了泰国四节蜉属的分类,为相关领域研究提供了重要基础。
在淡水生态系统中,蜉蝣,这种古老而优雅的昆虫,扮演着水体健康“指示剂”的重要角色。其中,四节蜉属(Cloeon)是四节蜉科(Baetidae)中分布广泛且种类丰富的一个类群。它们的若虫生活在静水环境(如池塘、湖泊)中,以细小的有机颗粒为食,而成虫生命短暂,忙于繁殖。然而,在生物多样性热点地区泰国,我们对四节蜉属的了解却长期停滞不前。自1961年以来,该国就再未有过针对该属的系统性分类研究,此前仅记录有四种,其真实的物种“家底”和分类情况一直笼罩在迷雾之中。这种知识的匮乏不仅限制了我们对当地水生昆虫多样性的认识,也给生态学、生物地理学等相关研究带来了挑战。为了拨开这层迷雾,一个研究团队对泰国的四节蜉属进行了一次全面的“人口普查”,其研究成果发表在分类学知名期刊《ZooKeys》上。
为了回答这些问题,研究人员开展了一项综合性研究。他们从泰国各地的静水栖息地采集标本,并综合运用了多种技术方法。研究的关键技术方法包括:形态学观察(使用体视显微镜和复合显微镜对成虫、若虫进行检视和拍照)、分子分析(通过PCR扩增和测序获得线粒体COI基因序列,并利用MEGA软件进行序列比对、系统发育分析和遗传距离计算,同时采用ASAP方法进行物种界定)、以及显微结构分析(利用扫描电子显微镜观察并描述卵的形态特征)。标本来源覆盖了泰国包括曼谷、呵叻、孔敬等多个府的城市及城郊水域。
物种描述与鉴定
研究人员对在泰国发现的五种四节蜉属物种进行了详细的形态描述和鉴定。
Cloeon bengalense
本研究首次在泰国记录了该物种。研究发现,其雌性成虫可凭借淡绿色至黄绿色的头部(具淡绿色中线,两侧有深褐色纵条纹)和特定的腹部背板斑纹来识别。研究首次描述了该物种的卵(表面覆盖致密的长丝状结构)和若虫期形态。
Cloeon bicolor
该物种的雌性成虫头部呈黄色,具淡黄色中线,两侧有深褐色纵条纹;翅膀透明,但前缘区和亚前缘区脉序呈深褐色。若虫形态亦被详细描述。
Cloeon harveyi
该物种的成虫和若虫均具有鉴别性特征。雌性成虫头部呈奶油白色,具白色至淡黄色中线,两侧有橙色至铁锈色长条纹;腹部背板Ⅱ、Ⅲ和Ⅵ节有醒目的红褐色斑纹。若虫腹部腹板后部具有两条融合的红褐色条纹。
Cloeon rubellum
本研究首次在泰国记录了该物种,并首次描述了其雌性成虫、卵结构和若虫。该物种的成熟若虫易于识别,其腹部背板Ⅲ和Ⅵ节有大型、显著的 reddish-brown 至紫色条纹。成虫腹部背板Ⅲ和Ⅵ节侧缘也具有显著的红褐色至紫色条纹。
Cloeon viridulum
本研究首次在泰国记录了该物种,并首次描述了其雄性亚成虫和卵结构。该物种的卵表面具有大小不一的凹陷坑。雌性成虫翅膀脉序在肘脉和亚前缘区呈黄绿色,与C. bengalense相似,但其胸部和腹部背板图案更接近C. bicolor。
分子系统发育与物种界定
基于线粒体COI基因序列构建的系统发育树将泰国及其邻近地区的四节蜉属序列分为七个主要分支,分别对应C. viridulum?(中国)、C. viridulum(泰国)、C. bicolor、C. bengalense、C. rubellum/Cloeonsp.(泰国)、C. harveyi/C. navasi(中国)以及C. dipterum。遗传距离分析显示,泰国四节蜉属物种内的遗传距离为0–2.21%,而种间遗传距离为8.51–14.80%,支持了形态学鉴定的物种界限。值得注意的是,来自中国的C. viridulum? 与泰国的C. viridulum遗传距离(4.63–4.94%)超过了泰国物种内的最大距离,提示它们可能为不同的物种。同样,ASAP物种界定分析也将泰国的C. rubellum与一个未知的Cloeonsp.归为同一物种,并将C. harveyi(泰国)与C. navasi(中国)归为同一物种,同时对广泛分布的C. dipterum进行了进一步的划分。
地理分布
本研究极大地扩展了泰国四节蜉属已知的分布范围。C. bicolor和C. harveyi的分布范围从之前仅知的曼谷地区,扩展到泰国东部、东北部、北部、西部和南部多个地区。此外,C. bengalense、C. rubellum和C. viridulum为泰国新记录种。研究还对历史上泰国有记录但本研究未发现的C. bimaculatum和C. marginale提出了可能是误鉴的看法,认为它们可能分别是C. harveyi和C. viridulum。
卵形态学
研究首次描述并比较了五种泰国四节蜉的卵壳表面超微结构。结果显示,卵壳形态具有物种特异性,可用于物种鉴定:C. bengalense的卵具长丝状结构;C. bicolor、C. harveyi和C. rubellum的卵表面覆盖颗粒,但颗粒大小、密度和分布不同;而C. viridulum的卵表面则具有凹陷坑。这些结构差异可能与其附着机制或适应性有关。
本研究通过对泰国四节蜉属进行系统的分类学修订,结合形态、分子和超微结构证据,确认了五种物种的存在,其中三种为泰国新记录,并首次描述了多个物种的生活史阶段(特别是卵和某些若虫期)。研究澄清了该属在泰国的物种组成和分布,提供了可靠的物种鉴定检索表。分子数据不仅支持了形态学的鉴定结果,也揭示了潜在的隐存多样性,例如泰国的C. viridulum与中国的对应物种可能存在分化。这项研究填补了泰国四节蜉属研究长达六十余年的空白,为东南亚地区蜉蝣多样性研究提供了重要的基础资料,对水生昆虫区系、生物多样性保护和生态系统监测均具有重要意义。研究中建立的形态鉴定特征和分子数据库,将为未来该地区四节蜉属乃至其他水生昆虫的快速、准确鉴定提供有力工具。