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基于形态测量学的雏蝗属前翅及发音器分化研究

作　者: 董佳佳
导　师: 许升全
学　校: 陕西师范大学
专　业: 动物学
关键词: 雏蝗属形态研究前翅发音齿
分类号: Q964
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

雏蝗属(Chorthippus Fieber)是直翅目(Orthoptera)网翅蝗科(Arcypteridae)中一个种类较多的属,全世界已知约有200多种,主要分布于欧亚大陆,在非洲有少数种,北美洲有1种,我国现有记录共109种,主要分布于长江以北地区。一般分为4个亚属,即黑翅亚属Megaulacobothrus、直隆亚属Chorthippus、曲隆亚属Glyptobothrus和短翅亚属Altichorthippus,目前划分亚属的主要依据是后翅的颜色,前胸背板侧隆线的形状,前翅的发达程度。而种的划分多采用前翅的翅脉、脉域等特征,这些分亚属和种的性状的有效性尚无讨论。雏蝗的发音方式为后足股节—前翅型,即后足股节内侧近下隆线处具发音齿,与前翅主要纵脉摩擦发音,发音齿和翅的形态变化是否具有相关性尚无研究。本研究首次用几何形态测量学研究雏蝗属的系统发育关系,首次探讨雏蝗属前翅和发音齿的相关进化关系,为雏蝗属进化提供形态数据。本研究用基于标点(landmark)的几何形态学方法(Morphometrics)定量分析雏蝗属代表种前翅和后足股节音齿列形态特征,目的在于研究前翅和音齿列的形态变化,用前翅和音齿列的形态变化来揭示雏蝗属在亚属水平和种间水平的分类,讨论雏蝗属前翅的形状和发音齿作为分类性状的有效性,探讨雏蝗属前翅和发音齿变异的相关性。本研究选择雏蝗属具代表性的27种蝗虫雄性标本,其中黑翅亚属6种,直隆亚属4种,曲隆亚属12种,短翅亚属5种。选取前翅15个特征点作为标点,以标点15和6划分基准线(baseline),选择音齿列中部20个发音齿特征点作为标点,以标点1和20划分基准线,采用普氏叠加法(superimposition methods)获得前翅和后足股节部分音齿列的标准形状特征,依据前翅和部分音齿列的形态对雏蝗属进行聚类分析；并以划分前翅类型对前翅和部分音齿列进行质心统计分析；最后基于标点坐标数据集进行主成分分析,通过网格变形图研究每种雏蝗前翅和音齿列的变异特征点。通过以上研究,得到结论如下：1.聚类分析结果表明,依据雏蝗属前翅能直接分出黑翅亚属,而依据音齿列的聚类结果能明显的分出曲隆亚属。即黑翅亚属可以依赖前翅来分类,而曲隆亚属则能依赖于音齿列的排列情况来分类。2.质心大小分析结果表明,雏蝗属种间前翅和音齿列排列存在差异,且差异明显。前翅和音齿列排列具有相关性。直隆亚属的前翅和音齿列均呈负相关关系；短翅亚属除了根河雏蝗外前翅和发音齿均呈正相关关系；黑翅亚属的黑翅雏蝗、中华雏蝗和天山雏蝗前翅和发音齿呈正相关关系,而鹤立雏蝗、马尔康雏蝗、辽宁雏蝗前翅和发音齿呈负相关关系；曲隆亚属大部分种前翅和音齿列呈正相关关系,只有祁连山雏蝗、太原雏蝗和宽中域雏蝗前翅和音齿列呈负相关关系。3.形态分化分析结果表明,前翅的变异主要在以下几个方面：缘前脉域大小、亚前缘脉的弯曲程度、径脉的分叉点、中脉分叉点、中脉域大小、肘脉域大小、臀脉域大小；音齿列变异主要在发音齿相较基准线的位置及相互之间的相邻间距。4.雏蝗属前翅和音齿列的进化具有相关性。雏蝗属是个并系群,黑翅亚属和直隆亚属依据翅的形态可以明显区别出来,短翅亚属依据发音齿的排列可以明显区别出来,但黑翅亚属的单系性、直隆亚属的单系性和短翅亚属的单系性并没有得到支持。5.本研究中选取的音齿列不完全,另外由于标本量有限,统计分析方面的数据有些欠缺,通过后续样本量得扩大可能得到更全面的结论。

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-9
第1章前言  9-19
  1.1 雏蝗属简介  9-11
  1.2 昆虫发音齿的研究现状  11-13
  1.3 形态测量学在生物系统学及进化中的应用  13-18
    1.3.1 形态测量学的概念、基本原理及发展历史  13
    1.3.2 形态测量学的研究方法  13-17
    1.3.3 形态测量学在生物系统进化中的应用  17-18
  1.4 本研究的目的和意义  18-19
第2章雏蝗属部分种的聚类研究  19-27
  2.1 材料  19
    2.1.1 研究标本  19
    2.1.2 材料处理  19
  2.2 方法  19-21
    2.2.1 标点的选择及基准线的确定  19-21
    2.2.2 数据的统一数字化及聚类  21
  2.3. 结果与讨论  21-22
    2.3.1 依据前翅对雏蝗属进行的聚类分析  21-22
    2.3.2 依据部分音齿列对雏蝗属进行的聚类分析  22
  2.4 总结  22-27
第3章雏蝗属前翅和发音齿的形态研究  27-46
  3.1 材料  27
  3.2 方法  27
  3.3 结果与讨论  27-43
    3.3.1 雏蝗属前翅形态变化  27-36
    3.3.2 雏蝗属部分音齿列形态变化  36-43
  3.4 总结  43-46
    3.4.1 雏蝗属前翅质心大小和前翅聚类结果比较  43
    3.4.2 雏蝗属部分音齿列质心大小和部分音齿列聚类结果比较  43-44
    3.4.3 前翅质心大小和部分音齿列质心大小比较  44-46
第4章雏蝗属形态分化的分析  46-72
  4.1 材料  46
  4.2 方法  46
  4.3 结果与讨论  46-69
    4.3.1 雏蝗属前翅结果  47-56
    4.3.2 雏蝗属部分音齿列结果  56-69
  4.4 总结  69-72
    4.4.1 雏蝗属前翅形状的变异  69-70
    4.4.2 雏蝗属部分音齿列排列的变异  70
    4.4.3 雏蝗属前翅和音齿列排列变异的关系  70-72
第5章总结  72-74
  5.1 聚类分析情况  72
  5.2 质心大小分析情况  72-73
  5.3 前翅和音齿列主成分分析情况  73-74
参考文献  74-79
致谢  79-80
攻读硕士期间的科研成果  80

基于形态测量学的雏蝗属前翅及发音器分化研究

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