基于小盾片形状的二星蝽属Eysarcoris族级地位研究(半翅目：蝽科)

李荣荣 ，李 敏 ，闫 江，张虎芳

(1.太原师范学院，山西 晋中 030619；2.忻州师范学院，山西 忻州 034000)

二星蝽属 (半翅目，蝽科) 主要分布于欧亚大陆、澳大利亚以及非洲等地[1].到目前为止，我国境内共有二星蝽属物种9种[2，3].该属昆虫体形较小，长4-6 mm，宽3-4 mm，灰白到黄褐色，主要鉴别特征是位于小盾片基角处的黄白斑.属内的一些种类，如北二星蝽、广二星蝽、二星蝽等是重要的农业害虫，可以通过吸食作物茎秆和叶穗部分汁液，阻碍作物正常生长发育，引起籽粒干瘪，甚至导致植株枯死[4-8].

小盾片形状是研究二星蝽属分类地位的重要依据.本文选取152头样本，涵盖了二星蝽属及其12个近缘属.通过Cluster分析、主成分分析、典型变量分析等形态测量学方法，对代表样本的小盾片形状进行定量比较，量化它们之间的形状差异，探讨其亲缘关系，为二星蝽属的归属问题提供几何形态学方面的依据.

1 材料与方法

1.1 研究材料

本研究共使用152头干制或酒精浸制标本，分属于蝽亚科的12个属.标本的详细信息见表1.

1.2 研究方法

1.2.1 图像采集

表1 所用标本种类及数量

图1 小盾片轮廓标点提取

拍照使用Leica M165C体式显微镜装载Leica MC120HD成像系统.为留存完整标本，我们用昆虫针将整头标本固定至泡沫板上，尽量使每头标本的摆放位置、方位、高低程度和缩放大小一致.拍照过程中注意使小盾片平面保持垂直于镜头的状态.拍照完成后，依次使用tpsUtil v1.26和tpsDig v2.05软件将所得的二维图像矢量化并将小盾片轮廓数字化[15].所有标本的拍照和标点提取均由同一个人完成，以最大程度的减小误差.小盾片轮廓由一条包括50 个半标点的曲线组成[16](图1).

拍照使用Leica M165C体式显微镜装载Leica MC120HD成像系统.为留存完整标本，我们用昆虫针将整头标本固定至泡沫板上，尽量使每头标本的摆放位置、方位、高低程度和缩放大小一致.拍照过程中注意使小盾片平面保持垂直于镜头的状态.拍照完成后，依次使用tpsUtil v1.26和tpsDig v2.05软件将所得的二维图像矢量化并将小盾片轮廓数字化[15].所有标本的拍照和标点提取均由同一个人完成，以最大程度的减小误差.小盾片轮廓由一条包括50 个半标点的曲线组成[16](图1).

1.2.2 形状分析

由于本研究使用的代表物种样本数量差异较大，因此使用平均形状来进行研究.代表种小盾片平均形状以及它们之间的普氏距离使用MorphoJ v1.06d[17]计算.在PAST v3.23[18]中调取Multivariate选项卡，使用其中的Clustering选项对各个分类组进行聚类分析(10000 replications)，获得各个属代表样本的平均形状聚类图.使用MorphoJ v1.06d软件对分类组进行主成分分析(PCA)和典型变量分析(CVA)，计算普氏距离、马氏距离并统计组间小盾片形状差异显著性.最后利用tpsRelw v1.49中的薄板样条分析功能展示小盾片组间形状差异.

2 结果与分析

图 2展示了小盾片形状的聚类结果和薄板样条分析结果.从图2中可以看出，基于小盾片平均形状的聚类分析将所有被试物种分为三组.GroupI位于聚类图的顶部，由舌盾族成员组成，包括赤条蝽属、黄蝽属、麦蝽属、玉蝽属.GroupII汇集了蝽族成员，包括普蝽属、绿蝽属、真蝽属、青蝽属和弯角蝽属.GroupIII位于聚类图的底部，由二星蝽属、辉蝽属和狄蝽属组成，三者都是二星蝽族成员.薄板样条分析显示，三组小盾片形状差异很大.从GroupI到GroupIII小盾片的长宽比逐渐变大，小盾片中部逐渐凹陷变窄.

PCA分析共产生23个主成分，其中图3所展示的前两个主成分 (PC1，PC2)共解释92%的小盾片形状变异.PCA散点图获得了与聚类分析相近的结果，在聚类图中聚为一支的物种，在PCA散点图中也聚集在一起.CVA散点图结果与PCA分析一致，三组代表物种明显分离，各自占据独立的位置(图3).基于马氏距离和普氏距离的置换检验均显示，GroupI，GroupII和GroupIII间小盾片形状存在显著差异(P<0.001).

图2 聚类分析和薄板样条分析

图3 主成分分析和典型变量分析

马氏距离及P值普氏距离及P值GroupIGroupIIGroupIIIGroupIGroupIIGroupIIIGroupI0.000 2<0.000 10.000 5<0.000 1GroupII19.539 4<0.000 10.146 3<0.000 1GroupIII22.622 313.781 60.160 00.126 3

3 结论与讨论

从聚类结果来看，二星蝽族与舌盾族和蝽族成员各自聚合为独立一支.PCA分析结果与聚类分析结果相似.基于普氏距离和马氏距离的差异显著性检验显示三组样本之间存在显著差异.狄蝽属DymantiscusHsiao建立于1981年.在此之前，Distant，Kirkaldy的分类系统中二星蝽属和辉蝽属都位于同一族内，这种关系也得到分子生物学实验证据的支持[19].2006年Rider的分类系统恢复了二星蝽族并将二星蝽属、狄蝽属和辉蝽属一起归于本族，与本研究结果一致.

从薄板样条分析可以看出，三个聚类组之间小盾片形状差异明显.GroupI小盾片长而宽，端部宽而圆，整体形如长舌状.其形态与杨惟义对舌盾族成员小盾片的描述更为接近.GroupII小盾片中部明显收缩，端部尖锐.GroupIII小盾片形状长宽比较小，端部稍尖.

本研究使用形态测量学方法定量分析了小盾片形状差异，证明二星蝽族与蝽族、舌盾族小盾片存在显著差异.之前基于DNA barcoding的分子数据研究证明二星蝽属并没有与舌盾族的赤条蝽和玉蝽优先聚类，细胞分类学的相关研究也证实二星蝽属与其他几种蝽亚科昆虫的核型存在较大差异[14，19].基于本研究和前人研究结果，我们认为二星蝽属既不应该属于蝽族，也不应该属于舌盾族，同意将其划归于二星蝽族.

蝽亚科内部族级水平的分类一直存在争议，属间的亲缘关系也处于不断探索阶段.二星蝽近缘属标本种类及代表种标本数量都会影响到实验结果，因此本研究在前期研究的基础上尽量增加代表种的样本量同时去除掉数量特别少的样本以最大程度的减少实验误差.近年来，几何形态学在阐明类群之间的系统发育和进化关系方面的起到非常重要的作用[20，21，22]，有时在一些疑难种、化石标本鉴定、地理种群微进化方面显得更胜一筹[23，24]，不得不说几何形态学在一定程度上弥补了传统分类和分子生物学研究中的不足.