欧洲胡蜂Vespa crabro亚种分类争议:基于形态与线粒体CO1基因的综合分析揭示其入侵路径与遗传多样性

【字体: 时间:2025年08月30日 来源:Scientific Reports 3.9

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  本研究针对欧洲胡蜂Vespa crabro亚种分类长期依赖体色特征的争议,通过整合163份标本的27种体色变异模式分析与线粒体CO1基因测序,系统评估了韩国种群中V.c.crabroniformis和V.c.flavofasciata的分类有效性。研究发现体色特征与遗传谱系显著脱钩,提出北美入侵存在欧亚双源路径,为胡蜂生物地理学及入侵生态学研究提供了关键分子证据。

  

欧洲胡蜂Vespa crabro作为全球分布最广的胡蜂物种之一,其亚种分类长期困扰着昆虫学家。传统分类主要依赖胸腹部黄黑相间的体色模式,例如韩国种群曾被划分为V.c.crabroniformis(中胸背板具黄斑)和V.c.flavofasciata(第二腹节具黄带)。然而,这种基于主观形态特征的方法日益受到质疑——体色可能受温度、海拔等环境因素影响产生可塑性变化,正如熊蜂等社会性昆虫中已发现的案例。更棘手的是,北美地区自184年记录的胡蜂入侵事件,其来源种群一直存在欧洲源与亚洲源的争议。这些分类学和生物入侵领域的核心问题,亟需通过现代分子手段进行解析。

为破解这些难题,Yonghan Ji、Hyungi Lee等研究者联合韩国建国大学、国立生态院等机构,在《Scientific Reports》发表了突破性研究。团队采用多学科交叉策略:首先对2009-2023年采集的163只韩国胡蜂标本进行显微成像,量化27种体色组合模式;随后通过Cramér's V系数验证形态特征相关性;最后对代表性样本进行线粒体CO1基因测序(658bp),结合全球54条公共序列构建系统发育网络。关键技术包括最大似然法(TN93+I模型)遗传距离计算、单倍型网络分析(Popart软件),以及基于9个韩国特有SNP的谱系溯源。

颜色模式变异

研究发现韩国种群体色呈现惊人多样性:42只符合传统V.c.crabroniformis标准(7种胸斑+2种腹纹),59只归为V.c.flavofasciata(3种胸斑+1种腹纹),而62只(38%)呈现"混合型"新模式。关键突破在于发现中胸背板与第二腹节色斑相关性仅0.22,

证明这两个"亚种诊断特征"实际独立变异。

CO1序列分析

29个样本揭示9个韩国单倍型(KOR I-IX),但基因型与形态分类完全脱节:6只V.c.crabroniformis、3只V.c.flavofasciata和5只混合型个体竟共享KOR I单倍型。遗传距离分析显示,所谓亚种间差异(0.000-0.017)甚至小于种内变异(最高0.014),

彻底否定了体色分类的遗传基础。

全球谱系比较

通过C292/G592等韩国特有SNP,研究者首次发现日本种群(0.023-0.028遗传距离)与韩国种群明显分化,而欧洲群体分为A(含丹麦V.c.germana)、B(含英国V.c.gribodoi)两支。北美入侵溯源显示:加拿大不列颠哥伦比亚标本与韩国KOR I完全匹配,

而美国及安大略种群则携带欧洲A型T277突变,证实跨大陆多次独立入侵事件。

这项研究通过"形态-分子"双验证体系,确证Vespa crabro现行亚种划分缺乏科学依据。尽管发现5个 provisional mitochondrial lineages(暂定线粒体谱系),但其地理分布更符合隔离分化而非亚种形成。实践层面,研究不仅为胡蜂分类提供新标准(CO1优于体色),更通过北美入侵溯源案例,证明DNA条形码在生物安全监测中的核心价值。未来需结合全基因组数据,进一步解析欧亚种群间的基因流动态,为入侵生物学提供更精确的预测模型。

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