宝天曼国家级自然保护区蚯蚓物种多样性及其影响因素

宝天曼国家级自然保护区独特的地理位置和气候条件使其成为生物多样性研究热点地区之一,但关于该地区蚯蚓物种多样性的研究却十分匮乏。本研究在系统调查宝天曼国家级自然保护区蚯蚓物种的基础上,联合5个线粒体基因(COI、COII、ND1、12S、16S)构建蚯蚓系统发育树,并结合海拔、土壤、凋落物质量等环境因素建立结构方程模型,初步探讨了宝天曼蚯蚓多样性形成的主要影响因素。研究结果表明:(1)宝天曼国家级自然保护区共记录到蚯蚓3科5属14种,多为广布种,其中巨蚓科为优势科;(2)蚯蚓物种数随海拔升高而增加,但500–1,000 m海拔段的蚯蚓α多样性更高,分布也更均匀,符合中间高度膨胀格局;(3)在局域尺度上,海拔高度对蚯蚓物种多样性和系统发育多样性的影响较大,其次为土壤性质和凋落物质量。宝天曼国家级自然保护区蚯蚓物种组成及多样性成因的研究丰富了我国蚯蚓物种库和基因库。

A novel biological sources consistency evaluation method reveals high level of biodiversity within wild natural medicine:A case study of Amynthas earthworms as"Guang Dilong"

For wild natural medicine,unanticipated biodiversity as species or varieties with similar morphological characteristics and sympatric distribution may co-exist in a single batch of medical materials,which affects the efficacy and safety of clinical medication.DNA barcoding as an effective species identification tool is limited by its low sample throughput nature.In this study,combining DNA minibarcode,DNA metabarcoding and species delimitation method,a novel biological sources consistency evaluation strategy was proposed,and high level of interspecific and intraspecific variations were observed and validated among 5376 Amynthas samples from 19 sampling points regarded as"Guang Dilong"and 25 batches of proprietary Chinese medicines.Besides Amynthas aspergillum as the authentic source,8 other Molecular Operational Taxonomic Units(MOTUs)were elucidated.Significantly,even the subgroups within A.aspergillum revealed here differ significantly on chemical compositions and biological activity.Fortunately,this biodiversity could be controlled when the collection was limited to designated areas,as proved by 2796"decoction pieces"samples.This batch biological identification method should be introduced as a novel concept regarding natural medicine quality control,and to offer guidelines for in-situ conservation and breeding bases construction of wild natural medicine.

中国巨蚓科蚯蚓的起源与演化

截至2017年中国已记录巨蚓科蚯蚓579种(亚种),优势类群为远盲蚓属(Amynthas)与腔蚓属(Metaphire),其丰富的物种多样性值得深入研究。近年来的研究指出联合形态分类与分子系统发育可较好地探讨中国巨蚓科蚯蚓的起源、分化与扩散。本文概述了中国巨蚓科蚯蚓物种的起源、分化时间以及扩散历程,探讨了受精囊孔、盲肠形状等重要特征的演化,分析了现行分类系统的缺陷。多项研究表明,中国巨蚓科主要类群的祖先起源于中南半岛,于白垩纪末期至新生代初期进入中国,在新生代得以繁荣发展;受精囊孔的对数或位置是多起源的,盲肠形状演化中有祖征重现的现象,故使用少数形态特征进行类群划分的现行分类系统有待改进。此外,中国巨蚓科蚯蚓的具体演化机制及影响因素仍不明确。因此,在未来研究中整合形态特征、分子数据与地理格局、地质历史及环境因子等信息,定量分析类群演化与古地理、生物与非生物因素间的关系,将有助于全面厘清中国巨蚓科蚯蚓演化的具体机制。

海南岛蚯蚓物种组成及其系统发育分析

海南岛独特的地理位置和复杂的古地理事件使其成为我国生物多样性的热点地区。已有的海南岛蚯蚓资料显示,该岛的蚯蚓区系十分特殊,且与大陆地区蚯蚓存在扩散与迁移。然而,当海南岛与周围大陆断开形成独立岛屿后,海南岛蚯蚓如何为适应海南岛的环境而逐渐形成现在岛内的分布与区系,仍然是一个值得研究和探讨的问题。因此,本研究在海南岛全面调查和采集蚯蚓标本,整理海南岛地区的蚯蚓物种组成及其地理分布特征,并联合5个线粒体基因COⅠ、COⅡ、ND1、12S rRNA和16S rRNA构建海南岛蚯蚓的分子系统发育树,推测其分化时间和祖先分布区域,探讨海南岛蚯蚓在岛内的分化与扩散过程。研究结果表明:(1)海南岛共有蚯蚓6科9属122种,巨蚓科蚯蚓为优势科,且全部为环毛类蚯蚓,其中103种为海南岛特有种。蚯蚓物种数沿海拔呈先增加后减少的趋势,在800‒1,000 m最大;(2)海南岛环毛类蚯蚓不同水平的遗传距离与我国巨蚓科蚯蚓的遗传距离区间基本一致。物种水平上,美丽远盲蚓(Amynthas scitulus)与纬向远盲蚓(A.zonarius)的基因遗传距离最小。在亚种水平,保宁腔蚓指名亚种(Metaphire magna magna)和保宁腔蚓小型亚种(M.magna minuscula)的遗传距离均接近整体的物种水平。在种群水平,等毛远盲蚓(A.homosetus)不同种群间遗传距离均接近整体的亚种水平;(3)海南岛环毛类蚯蚓可划分为7个类群,其祖先于68.26 Ma开始分化,可能起源于吊罗山。在新生代,7个类群均得到较大发展。通过对海南岛蚯蚓组成及系统发育的梳理,不仅为我国蚯蚓物种多样性研究提供基础资料,也为岛屿蚯蚓物种系统发育关系分析提供科学参考。