近日，我院昆虫系统学与多样性团队魏琮教授课题组在进化生物学期刊《Molecular Phylogenetics and Evolution》发表了题为“The impact of geographic isolation and host shifts on population divergence of the rare cicada  Subpsaltria yangi  ”的研究论文。我院已毕业博士生刘雲祥为第一作者，魏琮教授为通讯作者；美国伊利诺伊大学香槟分校的Christopher Dietrich教授参与了该研究。

蝉科昆虫的若虫常年在地下营固定生活，以树木幼根汁液为食；成虫飞行能力弱，发生期短，难以长距离迁徙扩散。对该类昆虫进行鸣声表型分化、遗传多样性分化和谱系地理学综合研究，可解析生物进化与谱系地理学研究中的一些特殊难题。

该研究基于鸣声数据、基因组数据和生态学数据，综合采用生物声学、分子系统学和种群生态学方法，对枯蝉的鸣声结构、遗传分化、种群历史动态及分布区变化等进行了解析，并探讨了寄主植物改变、生境和捕食性天敌变化等对该物种的种群分化（潜在物种形成）的影响。

该项研究表明，枯蝉已进化形成4个主要谱系分支，各分支的遗传和鸣声结构发生显著分化，且与分布区间的距离（地理隔离）、生境及寄主植物的差异密切相关。相对分布广泛的黄土高原一支约在末次间冰期的0.130–0.115 Ma（百万年前）发生显著种群扩张。地理阻隔（尤其是贺兰山南麓的沙漠及荒漠、半荒漠地带）、气候演变和更新世大冰期出现，是造成该物种遗传分化、表型分化（鸣声结构变化）和谱系地理结构形成的主要原因，它们与不同种群寄主植物的差异一起，造成了异域种群的分化及潜在新物种的形成（尤其是在贺兰山和崆峒山地区）。枯蝉不同地理种群的鸣声结构变化可反映种群的表型分化及其对新环境（寄主、生境、捕食性天敌等改变）的适应性进化，这是物种在不同环境条件下分化出多样的表征和生态特征后，自然选择进一步加成导致的结果。

图1 枯蝉不同地理种群的生境及寄主植物

SS，陕西、山西黄土高原区；HL，贺兰山；PL，平凉崆峒山；FX，凤翔黄土高原南缘

图2 枯蝉的分布格局、单倍型网络、系统发育和基于基因组数据的种群主坐标分析

该项研究为植食性昆虫的多样性分化和异域物种形成的分子机制解析提供了新信息，也对进一步阐明蝉科昆虫异域分化与遗传分化、表型分化（求偶鸣声结构分化）之间的相关性提供了线索。相关工作得到了国家自然基金面上项目资助（Grant Nos 32070476，32270496）。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.ympev.2024.108146

编辑：刘小凤

审核：郭   军