濒危蝴蝶属Petrocerus（鳞翅目：灰蝶科）系统修订揭示两个被忽视新种：分类学与保护生物学意义

本综述对巴西大西洋森林特有濒危蝴蝶属Petrocerus（灰蝶科：眼灰蝶族）开展了系统修订，通过博物馆基因组学（Museomics）和野外调查，发现并描述了两个被忽视的新种（P. kaingang与P. ardilosa）。研究通过全基因组数据确认该属属于眼灰蝶族（Nymphidiini）中的Theopina亚族，揭示了其与蚂蚁共生的生态特性，为理解这类稀有蝴蝶的复杂生活史（含年度生命周期、与竹丛的关联等）及制定有效保护策略提供了关键分类学基础。

　　

引言

大西洋森林作为生物多样性热点区域，拥有大量特有物种且面临高度的人为威胁。在蝴蝶中，大多数被正式列为受威胁的类群是与山地环境特有中心分布相关的分布区狭窄的生物。Petrocerus Callaghan, 1979 是一个迄今为止单型属的蝴蝶，属于四支前翅径脉的灰蝶亚科（Riodininae）蝴蝶，最初仅包括一个物种 P. catiena (Hewitson, 1875)。该物种是巴西大西洋森林的特有种，已知仅分布于里约热内卢州和圣埃斯皮里图州山区海拔1100米以上、富含竹林的阴凉常绿阔叶林中。P. catiena 被认为是稀有且局部分布的，仅有少量标本已知，雌性直到最近才被描述。这种标本稀缺和分布有限导致该物种被列入巴西州级和全国濒危物种红色名录及保护研究中。尽管 P. catiena 因保护问题受到相当多的关注，但该属在灰蝶亚科中几十年未归属于任何族和/或亚族，尽管Hall承认其与眼灰蝶族（Nymphidiini）有亲缘关系。最近，全基因组分析 firmly 确认了该物种属于眼灰蝶族内的Theopina亚族（Theopina Clench）。P. catiena 被恢复为与 Pseudotinea 物种形成姐妹群，这两个属形成的分支又与 Theope、Archaeonympha 和 Behemotia 形成的分支姐妹。眼灰蝶族的大多数亚族已得到分类学处理，但仍存在许多知识空白和冲突结果有待解决。

材料与方法

标本直接或间接检查，并存放于多个收藏机构。标本采集在巴西巴伊亚州卡马坎 Reserva Serra Bonita 的 Bromélias 小径的山顶进行。使用解剖镜检查形态结构，并借助相机 lucida 准备线条图。DNA提取、基因组文库制备、测序和分析遵循先前发表的方案。使用Illumina下一代测序平台进行基因组测序，使用IQ-tree推断系统发育树。

结果

Zhang等人首次将 Petrocerus 确定归属于眼灰蝶族，Theopina亚族，与 Theope、Pseudotinea、Archaeonympha 和 Behemotia 物种并列。Petrocerus 具有一些眼灰蝶族的典型特征，如油腻的翅膀（推测与幼虫阶段的肉食性有关）和长的下唇须。因此，这个结果并不特别令人惊讶。与 Pseudotinea 的相似性曾被Seitz隐晦地指出，他根据相似性排列物种。Hall和Callaghan也注意到了 Petrocerus 和 Pseudotinea 之间的一些相似性。这种相似性很大程度上是由于两个属翅膀腹面都存在“波纹图案”。Hall指出，这些通常在蛱蝶科（Nymphalidae）眼蝶亚科（Satyrinae）中观察到的“波纹图案”，在灰蝶科中是 Theope 物种独有的。实际上，“波纹图案”也出现在 Pseudotinea 和 Petrocerus 中，尽管被Hall和Callaghan描述为“斑驳”。Hall观察到“波纹图案”可以完全掩盖 Theope 物种的斑点图案，类似于在 P. catiena 和 P. kaingang sp. nov. 中观察到的部分被掩盖的斑点图案。在 P. ardilosa sp. nov. 中，“波纹图案”不掩盖斑点图案，但在背景中很突出，尤其是在后翅上。有趣的是，P. ardilosa sp. nov. 的前翅外缘在翅室 M₃–CuA₁ 和 CuA₁–2A 处略有扇形凹刻，且 R₂ 位于 R₁ 和 R₃₊₄ 中间，这与 Pseudotinea 物种中观察到的情况相似。P. ardilosa sp. nov. 被恢复为 P. catiena 和 P. kaingang sp. nov. 形成的分支的姐妹群，弥合了该分支与 Pseudotinea 分支之间的差距。Callaghan错误地报告了雄性前足基节没有灰蝶科大多数物种典型的超出股关节的延伸突起。然而，对标本的仔细检查显示，该属所有三个物种的基节都超出股关节。

本研究将新物种的标本添加到灰蝶科的基因组系统树中。结果证实了 Petrocerus 先前建立的作为 Pseudotinea 姐妹群的系统发育位置，并揭示了 Petrocerus 内部的系统发育关系。正如形态相似性所预期的那样，我们确认 Petrocerus 是单系群，即这三个物种是同属的形态学假设得到了三棵树的有力支持。此外，核基因组（常染色体和Z染色体）和线粒体基因组树的拓扑结构是相同的，这也与视觉表型检查一致。两个外观相似的物种是姐妹种，而一个更独特的物种在基因组上离它们更远。一个意想不到的结果是，尽管 P. kaingang sp. nov. 和 P. catiena 之间存在显著的表型差异，但它们的遗传距离很近。这种接近性表明，显著的 genitalia 形态差异可能起源于相对较小的整体遗传分化。有趣的是，Petrocerus 的系统发育将两个最南端的物种恢复为最近的盟友，其次是 P. ardilosa sp. nov.，它代表了该属分布的北限。在姐妹属 Pseudotinea 中，来自大西洋森林的物种也仅限于亚热带森林，没有物种出现在里约热内卢以北。异域物种形成很可能发生在 Petrocerus 的进化过程中，这三个物种仅限于山顶的狭窄区域，尽管 P. catiena 和 P. ardilosa sp. nov. 在圣埃斯皮里图州可能是宏观同域的（即它们出现在同一地理区域，但不一定在相同的局部栖息地）。

分类学

Petrocerus 属包括三个物种：P. catiena、P. kaingang sp. nov. 和 P. ardilosa sp. nov.。该属的诊断特征包括：复眼裸露，褐色；额深褐色至褐色，眼周有白鳞；下唇须长，背视超出头部，雌性第三段特别突出，近端有白鳞，远端有深褐至褐鳞；触角长于前翅长度的一半，深褐色，每节由白鳞环分隔，触角棒弱发育，具宽的裸区；胸部背侧深褐至褐色，腹侧灰褐至浅褐色；足灰褐至浅褐色；雄性前足退化，基节具典型超出股关节的突起；前足胫节单节，中后足各具一胫距；翅上表面或多或少均匀深褐至褐色，或有明显的基、盘、盘后和亚缘斑（P. ardilosa sp. nov. 雌性）；翅腹面具“波纹图案”及基、盘、盘后和亚缘斑，在 P. catiena 和 P. kaingang sp. nov. 中斑纹被“波纹图案”中度掩盖；翅 elongated；外缘弯曲（P. catiena 和 P. kaingang sp. nov.）或略呈扇形（P. ardilosa sp. nov.）；前翅三角形，具四条径脉；R₂ 更靠近 R₁（P. catiena 和 P. kaingang sp. nov.）或位于 R₁ 和 R₃₊₄ 中间（P. ardilosa sp. nov.）；后翅圆形；无翅香鳞；腹部典型，无腹香鳞，背侧深褐至褐色，腹侧灰褐至浅褐色；所有气门位于中部；雄性第八背板和腹板矩形无饰；雄性外生殖器具方形背兜，背兜与钩突之间具三角形膜质区；基腹弧呈“S”形，在 P. ardilosa sp. nov. 中异常弯曲，具背侧片；囊突几乎呈带状，具小的前后突起；钩突具一后中简单或分叉的尖突及两个通常圆形的侧叶；囊形突骨化且 elongated；颚形突呈“C”形，在 P. catiena 和 P. kaingang sp. nov. 中异常增大；抱器瓣特征性地在中间腹侧融合至其长度的一半，尖端具背向小齿；阳茎短而弯曲，在 P. catiena 和 P. kaingang sp. nov. 中远端尖成小钩；射精管开口在前；阳茎膜囊开口在腹侧，无角状器；阳茎基环长而带状；雌性外生殖器大部分膜质；阴道域在交配孔前有一带状环，交配孔后有两块 elongated 的板形成角度；交配孔圆形；导管精包长，精包卵圆形无 signa；肛突轻度骨化，略呈“D”形。

新种描述

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  Petrocerus kaingang sp. nov.：与 P. catiena 最相似，但前翅顶角明显镰刀状（而非角状）；双翅外缘更明显弯曲；臀角更圆润。雄性外生殖器抱器瓣稍短，远端宽，腹侧圆形（P. catiena 则远端腹侧指向上方）；阳茎基环更窄。雌性外生殖器阴道域在交配孔后明显更窄；肛突远端圆形（P. catiena 则略呈角状）。仅知两号标本（雄 holotype 和雌 allotype），分别来自圣卡塔琳娜州的 Massaranduba 和 Otacílio Costa（原属拉热斯地区）。种加词 kaingang 旨在荣誉 Kaingang 原住民。
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  Petrocerus ardilosa sp. nov.：是该属中体型最小的物种，也是唯一雌雄异型显著的物种。雌性翅上表面具有独特的棋盘格状斑纹（雄性翅上表面近乎均匀深褐色），翅腹面具清晰的斑点图案，与属内其他物种不同。前翅外缘略呈扇形，R₂ 位于 R₁ 和 R₃₊₄ 中间。雄性外生殖器抱器瓣更尖，长度约为其他物种的三分之二；颚形突远小于其他物种。雌性外生殖器阴道域在交配孔前的骨化带更宽，交配孔后的骨化区强烈向后突出。分布于圣埃斯皮里图州和巴伊亚州南部。种加词 ardilosa（葡萄牙语意为“难以捉摸的”）反映了将其 confidently 归入 Petrocerus 属所需进行的 thorough 形态学和分子研究。

讨论

尽管大西洋森林是新热带地区采样较充分的区域，但每年仍有新的蝴蝶物种被描述，包括灰蝶。本研究表明，即使在单型属内也可能存在被低估的多样性。通过博物馆持续工作和对采样不足生境（如山顶）加大采样力度，发现了两个被忽视的 Petrocerus 新种。山顶采集行为促进了南美洲灰蝶科多个新种在过去几十年的发现。山顶聚集行为在昆虫多个类群中均有发生，并在文献中有广泛报道。山顶可以聚集许多 otherwise 散布在广大区域的物种。并非所有蝴蝶物种都在山顶被观察到，但在某些分类群中，如灰蝶科，山顶聚集行为很常见。许多灰蝶物种在收藏中代表性不足，因为许多物种天然稀有、季节性强和/或仅在偏好的小片生境（如林冠和山顶）中活动。因此，我们的结果表明，仍需投入野外工作以减少新热带蝴蝶生物多样性的认知缺口。

基因组数据证实了 Petrocerus 在 Theopina 亚族中的分类位置，该亚族包括与蚂蚁共生（myrmecophily）的物种。此外，Petrocerus 的一些特征，如油腻翅膀的存在，表明其幼虫可能是肉食性或非植食性的（aphytophagous）。尽管翅膀油脂与幼虫取食习性之间的这种关联仍是推测性的，但观察到的 Petrocerus 的其他生态和行为特征具有启发性。成虫的季节性（飞行时间短）和成虫在竹丛中的聚集行为可能表明 Petrocerus 物种具有复杂的生活史，并与蚂蚁、植物和其他 trophobiont 生物存在相互作用。一些新热带竹种与蚂蚁建立相互作用，包括具花外蜜腺的竹种和专门生活在竹节间的蚂蚁。Torres 和 Pomerantz 表明 Annulata annulifera（眼灰蝶族：Lemoniadina）的未成熟期和成虫期与竹子和访花外蜜腺的蚂蚁相关。此外，最近描述了一个与竹子相关的 Annulata 属的非植食性新种。来自 Petrocerus 姐妹属 Pseudotinea 的 P. hemis 的新自然史数据表明，该物种的雌性在存在半翅目-蚂蚁相互作用的情况下产卵，并且幼虫具有特化的形态，暗示了复杂的生活史。考虑到这些，需要进一步的野外工作来揭示 Petrocerus 的自然史。