东方蝉类（Platypleurini族，半翅目，蝉科）的系统发育、生物地理学及其生态多样性

《Systematic Entomology》：Phylogeny, biogeography and ecological diversification of the Oriental cicadas in the tribe Platypleurini (Hemiptera, Cicadidae)

该研究通过整合分子数据和共生菌（Karelsulcia与Hodgkinia）基因组信息，揭示了平扁蝉族（Platypleurini）的系统发育关系及地理分化规律。发现平扁蝉与Karelsulcia的物种和种群水平系统发育一致，且Karelsulcia呈现持续基因组侵蚀。Hodgkinia的系统发育与宿主蝉分化同步，基因组分裂扩张与宿主多样化相吻合。分子钟分析显示平扁蝉族与非洲及亚洲主要支系的分化时间分别为约4.45亿年前和3.73亿年前，对应阿拉伯板块与欧亚板块碰撞期。新建立了亚洲平扁蝉属（Asianopleura gen. nov），将Eopycna coelestia归入Neoplatypleura，并命名E. autumnalis新种。晚中新世至早新生世地质活动与气候波动共同驱动了该类群的山地特化分化。研究为蝉族生态分化与共生菌协同进化提供了新视角。

　　

摘要

蝉族Platypleurini的特点是身体异常扁平，主要分布在非洲热带和东方地区，少数物种也存在于古北界的东部地区。先前的系统发育分析显示东方地区的属之间存在多系群现象，而相关“姐妹”物种的系统发育和地理分布模式仍不清楚。在这里，我们利用分子数据及其 obligate 内共生体 Karelsulcia 和 Hodgkinia 的基因组数据，研究了代表性 Platypleurini 种类的系统发育关系以及两种东方物种的种群分化。研究发现，Platypleurini 和 Karelsulcia 在物种和种群层面上表现出一致的系统发育关系，且 Karelsulcia 经历了持续的基因组侵蚀，表现为不同程度的假基因化。Hodgkinia 的系统发育也反映了 Platypleurini 的特征，其基因组随着宿主蝉类的多样化而经历了进一步的分裂和扩展。Platypleurini 与主要非洲热带和亚洲谱系的最初分化时间分别约为 4458 万年和 3727 万年，这对应于晚始新世和早渐新世期间阿拉伯板块与欧亚板块的初次碰撞。我们建立了新属 Asianopleura，将 Eopycna coelestia 重新归类到 Neoplatypleura 中，并描述了新种 E. autumnalis。E. repanda 和 N. coelestia 在晚中新世和早更新世期间分化为不同的系统发育群，表明同时期的地质活动和气候波动是这些山区特化物种多样化的关键驱动因素。本研究为 Platypleurini 的生态多样化及其与共生体之间的共同进化动态提供了新的见解。

利益冲突声明

作者声明没有利益冲突。

数据可用性声明

蝉类细菌组宏基因组测序和蝉类全基因组重测序的 Illumina DNA-seq 数据已分别存储在 NCBI Sequence Read Archive (SRA) 数据库中，BioProject 访问编号分别为 PRJNA1304414 和 PRJNA1164630（详见表 S5 和 S6）。本研究获得的基因组序列已存储在 NCBI Genome 数据库中，具体访问编号如下：Karelsulcia: CP176541, CP198906–CP198932；Hodgkinia: CP198933, JBQMQK01–JBQMRM01；Arsenophonus: CP198934–CP198939, CM125795, JBQMRN01–JBQMSG01；蝉类的线粒体基因组：PX212718–PX212747 和 PX718891–PX718915（详见表 S7）。图 1 中的新测序序列已存储在 NCBI Nucleotide 数据库中，具体访问编号如下：COI: PX130881–PX130928；COII: PX206382–PX206429；Cytb: PX206336–PX206381（详见表 S9）。E. repanda、E. concinna 和 E. autumnalis 的鸣叫声音文件已随本手稿一起上传（详见音频文件 S1–S3）。支持本研究的其他数据（如系统发育矩阵、遗传距离矩阵和地理分布矩阵）已上传至中国国家生物信息中心/北京基因组研究所的 OMIX 数据库（https://ngdc.cncb.ac.cn/omix；访问编号：OMIX012045）。