古北界卷叶蛾科（鳞翅目：卷叶蛾总科）的系统发育与生态多样性

《Systematic Entomology》：Phylogeny and ecological diversity of Palaearctic Coleophoridae (Lepidoptera: Gelechioidea)

Coleophoridae科基于分子数据的系统发育分析揭示物种群单系性及生态特征演化规律

　　

摘要

叶甲科（Coleophoridae）展现出显著的多样性，全球已知有超过1450个物种。尽管这一类群拥有丰富的生态学数据支持，但基于这些特征的进化路径尚未得到充分研究。本研究利用分子数据探讨了该科内的系统发育关系。对139种叶甲科物种以及4种外群物种（共计143种）进行了系统发育分析，分析基于包含4个基因的数据集，这些基因的总长度为631–3571 bp，其中包括两个线粒体蛋白质编码基因（COI和CYTB）和两个核蛋白质编码基因（EF-1α和CAD）。在143种物种中，本研究生成了76种内群物种和4种外群物种的序列数据（长度为2718–3571 bp），其余63种物种的COI数据（长度为631–1467 bp）则从GenBank获取，以纳入关键物种。结合后的数据集使用最大似然（ML）系统发育框架进行了分析。此外，为了研究生态特征的进化，还应用了一种进化方法，重点关注寄主植物类型（生长形态）、幼虫取食部位和幼虫鞘类型，这些分析均基于本研究重建的最大似然树。祖先状态重建分别使用Mesquite软件中的简约法（parsimony）和BayesTraits软件中的贝叶斯推断（Bayesian inference）进行。所得到的系统发育树与先前发表的分子系统发育结果进行了比较，以检验整体一致性并评估该科内推断关系的一致性。分析结果如下：(1) 在属（广义）最近提出的8个物种组中，7个物种组被确定为单系群，但物种组由于包含了属而成为并系群；和物种组被确定为姐妹群；(2) 在另一种包含7个簇的多级分类系统中，只有簇I和簇VII被确定为单系群，而多个族（Agapalsini、Coleophorini、Razowskiini和Systrophoecini）及一些属则表现为非单系群，表明在多个分类级别上存在问题；(3) 在包含3个属的分类系统中，（广义）被确定为非单系群；相应地，在多级分类系统中，亚科Coleophorinae也被确定为非单系群，原因是属的嵌套位置。此外，研究结果表明，祖先叶甲科物种可能直接在植物组织内取食，不构建幼虫鞘，并主要针对草本植物的生殖器官。在整个系统发育过程中，从草本-亚灌木植物群到木本植物群的转变，以及从取食生殖器官到取食叶子的转变反复出现，且多次出现逆转现象。幼虫鞘的进化显示了相似鞘类型的多次独立起源，表明幼虫鞘结构具有显著的趋同性。综上所述，本研究为理解叶甲科的系统发育关系提供了框架，重新评估了某些分类群的边界，并初步揭示了生态特征的进化历史。

利益冲突声明

作者声明没有利益冲突。

数据可用性声明

支持本研究的数据集可在Zenodo平台上获取：https://doi.org/10.5281/zenodo.17122237（Koo, de Prins, de Prins & Cho, 2025）。序列数据存放在GenBank中（https://www.ncbi.nlm.nih.gov/），相关访问编号列在表S2和S3中。