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本研究是首个对意大利南部伪潜蛾科(Scythrididae)进行的分子调查,通过DNA条形码(DNA barcoding)与形态学相结合的整合分类学(integrative taxonomy)方法,在卡拉布里亚和巴西利卡塔地区鉴定了10个物种,其中包括首次在意大利大陆记录的Scythris dissitella等多项动物地理学新发现。研究揭示了该地区该科被低估的多样性,并确认了COI-5P基因序列在微小型鳞翅目(microlepidoptera)物种界定中的有效性,为丰富全球生命条形码系统(Barcode of Life Data System, BOLD)数据库、推动该地区生物多样性认知做出了关键贡献。
1. 引言
伪潜蛾科(Scythrididae)是一类体型微小、外部形态同质性高的微小型鳞翅目(microlepidoptera),其物种的可靠鉴定主要依赖于生殖器结构的检查。在意大利,对该科的研究虽然比其他微小型鳞翅目科更为深入,但仍缺乏分子数据。全球范围内,该科已知约925个物种,在欧洲有201种,而在意大利已记录62种。尽管在西古北界等地区已有较多研究,但地中海地区,尤其是意大利南部,其物种多样性仍未得到充分评估。DNA条形码(DNA barcoding)技术作为一种高效、低成本物种界定和发现隐蔽多样性的工具,在鳞翅目研究中已被广泛接受,但对于意大利南部的微小型鳞翅目而言,分子参考库仍不完整。本研究旨在通过DNA条形码技术,结合形态学分析,填补意大利南部伪潜蛾科多样性认知的空白,丰富全球参考数据库,并改进该地区该类群的动物地理学知识。
2. 材料与方法
研究材料采集自意大利南部的卡拉布里亚和巴西利卡塔地区。尽管多数欧洲伪潜蛾科物种具有趋光性,但本研究中的标本主要通过白天在花或植被上采集获得,仅有少数通过紫外LED诱虫灯捕获。对每个标本提取一至多条腿的DNA,送至加拿大生物多样性基因组学中心(Centre for Biodiversity Genomics)进行基于PacBio Sequel平台的SMRT测序,目标区域为标准DNA条形码区——细胞色素c氧化酶亚基I(Cytochrome c oxidase subunit I, COI)基因的5‘端片段(COI-5P)。共分析了29个标本,并对其进行了生殖器解剖以进行形态学鉴定。生成的序列上传至生命条形码系统(Barcode of Life Data System, BOLD),并通过该系统的鉴定引擎与现有记录进行比较。每条序列被自动分配一个条形码索引号(Barcode Index Number, BIN),该算法框架将相似的条形码序列分组,通常对应于物种级别的实体。物种归属基于序列相似性百分比以及利用Kimura 2-参数模型构建的BOLD分类单元(Taxon ID)树进行分析。从BOLD获取了欧洲和地中海地区的所有公开序列,并使用MEGA11软件构建了邻接(Neighbor-Joining)树以进行可视化分析。
3. 结果
在分析的29个标本中,有28个成功获得条形码序列,序列长度为602–658 bp,共聚类为10个不同的条形码索引号(BIN),对应10个物种。其中三个BIN是BOLD系统中新创建的。生殖器解剖确认了研究中11个物种中的9个物种的形态学鉴定。研究发现,Scythris bolognella的标本被归入之前仅能鉴定到属级的BIN中,而测序失败的标本经解剖鉴定为S. fuscoaenea。此外,通过解剖还确认了属于新BIN的三个标本分别为S. adustella、S. dissitella和S. terrenella。研究还发现,部分BIN包含多个物种名称的标本,例如BIN BOLD:AER2798中同时含有S. tenuivittella和S. dissimilella的标本,BIN BOLD:AFS7299中则含有S. clavella和S. seliniella的标本,本研究通过解剖确认了其中的S. tenuivittella和S. clavella。
研究结果揭示了显著的动物地理学新发现。除S. aspromontis是在研究区域已被描述过的物种外,其余物种均为不同尺度的新记录:S. dissitella是意大利大陆的新记录,S. adustella和S. clavella是意大利南部的新记录,而S. inertella、S. tenuivittella、S. terrenella、S. pascuella和S. bolognella是卡拉布里亚地区的新记录。值得注意的是,本研究中的S. cf. tabidella标本与BOLD上已有的tabidella序列之间存在3.5%的显著遗传距离,且其第8腹板远端显示出两个明显的叶状突起,这与典型的S. tabidella不同,表明这些标本可能代表一个潜在的新物种,需要进一步的分类学研究。本研究中的所有物种均通过图片进行了展示。
4. 讨论
本研究是首个对意大利南部伪潜蛾科进行的分子调查,也是地中海地区为数不多的相关研究之一。独特条形码索引号(BIN)的出现,以及在某些情况下缺乏匹配序列的情况,表明意大利南部该科的实际多样性仍未得到充分研究。DNA条形码成功揭示了10个BIN,其中三个是新创建的,丰富了该科的全球参考库。特别值得关注的记录包括首次在意大利大陆记录的S. dissitella、可能是意大利首次记录的S. cf. tabidella、意大利南部首次记录且首次获得条形码序列的S. adustella,以及意大利南部首次记录的S. clavella。
在采集方法上,尽管许多物种已知具有趋光性,但本研究中S. aspromontis、S. adustella、S. dissitella、S. bolognella、S. inertella和S. pascuella均在白天通过检查植被采集到,而S. tenuivittella、S. fuscoaenea、S. clavella、S. terrenella和S. cf. tabidella则仅通过灯诱捕获。值得注意的是,没有任何一个物种同时在白天和夜晚被采集到,这突显了在24小时周期内进行采样对于全面获取物种组成的重要性。
本研究的成果显著增加了对意大利南部伪潜蛾科的了解。这个科因其含有大量特有物种,并且其成员能提供传粉等生态系统服务,在生物多样性保护中具有特殊重要性。整合了DNA条形码和形态学的分类学方法被证实是有效的,能够发现潜在的新分类单元并澄清物种的分布范围。未来需要更广泛的地理采样和更深入的综合分类学研究,以充分揭示地中海盆地伪潜蛾科的真实多样性。