基于核基因位点的锚定杂交富集系统发育基因组学揭示Anastrepha属（双翅目：实蝇科）全新系统发育框架及其对害虫物种鉴定的意义

本综述基于293个核基因位点的锚定杂交富集(AHE)数据，对728个Anastrepha个体（涵盖237种）进行系统发育分析，首次构建了该属高支持度的全基因组系统发育树，证实了多数物种组的单系性，揭示了fraterculus复合体的多系结构（7-8个谱系），为实蝇科害虫的鉴定、生物学行为研究及进化历史提供了关键分子框架与诊断资源。

　　

引言背景

Anastrepha属（双翅目：实蝇科）作为美洲热带和亚热带地区果蝇中多样性最高的属，目前包含325个已确认物种，其中包括该地区最具经济重要性的害虫物种，部分已入侵美国，其余仍对美国农业构成严重威胁。该属的分类历史可追溯至百年前，早期学者如Hendel（1914）曾将部分物种划分为Pseudodacus亚属，Stone（1939）则进一步将Toxotrypana和Lucumaphila视为独立属。现代分类学通过形态学特征初步划分了物种组，但受限于物种数量庞大且形态相似，系统发育研究一直进展缓慢。

Norrbom等学者通过形态学研究逐步完善了物种组分类体系，最终确认了33个物种组。然而，分子系统学研究始终受限，早期研究如McPheron等（1999）仅基于16S基因分析42个物种，Smith-Caldas等（2001）利用COI基因研究了15个物种（主要集中在fraterculus组）。Mengual等（2017）的六基因系统发育分析虽涵盖了150个物种，但因部分数据缺失和样本误鉴定，支持度有限。近年来，Congrains等（2021, 2023）首次采用基因组学方法，但样本量仍较少（10和21个物种）。本研究通过锚定杂交富集（AHE）技术，大幅扩展了样本量和基因位点数量，旨在构建一个高分辨率的系统发育框架。

材料与方法

本研究样本涵盖了735个标本，其中728个代表Anastrepha属的237个物种，覆盖了除morvasi组外的所有32个物种组，另包括7个外群物种（如Ceratitis capitata和多种Trypetinae亚科物种）。DNA提取采用Qiagen DNeasy Blood and Tissue Kit，低浓度样本使用REPLI-g Mini Kit进行扩增。文库构建采用NEBNext Ultra II DNA Library Prep Kit，靶向富集使用NCSU-Wiegmann Diptera AHE探针组（57,681个探针，针对559个核基因位点）。测序在Illumina NovaSeq 6000平台上进行双端150 bp读取。

正交同源基因搜索通过OrthoGraph v.0.6.1完成，使用双翅目特异性单拷贝正交同源基因集BrachyBase（含6194个参考基因）。序列清理利用R包taxonomizr去除非双翅目污染，氨基酸序列比对采用MAFFT v.7.481。系统发育分析基于串联的核苷酸序列，使用IQ-TREE v.2.12进行最大似然（ML）树搜索，模型选择通过ModelFinder优化，支持度通过1000次超快速bootstrap和SH-aLRT检验评估。为评估基因树/物种树不一致性，另使用ParGenes进行位点级 coalescent分析，并通过Astral-III汇总。数据集DS1包含735个分类单元和293个位点（缺失数据41.9%），DS2包含342个分类单元和1110个位点（缺失数据84.5%），所有数据公开于Dryad。

结果

系统发育树高度解析，多数节点获得强支持（UFboot >95%, SH-aLRT >80%）。分析证实了多数物种组的单系性，包括adami、annonae、binodosa、buscki、caudata、cryptostrepha、curvicauda、daciformis、dentata、doryphoros、leptozona、ramosa、robusta、schausi、serpentina、speciosa和striata组。然而，benjamini组（基于细胞cua叶周围密集微毛特征重新定义）并非单系，其中A. sodalis被归入pseudoparallela组。fraterculus组（含47个物种）在包含A. rheediae和A. teretis且排除A. tenella时为单系。grandis组非单系，分为三个支系（A. grandis；A. atrigona和A. bivittata；A. grandicarina和一未描述物种）。hastata组在ML分析中非单系，但在Astral树中为单系。

mucronota组大部分为单系（28/35物种），但A. rondoniensis、A. atrox、A. submunda、A. gonzalezi、A. elegans和A. aphelocentema等物种被分离，需重新归类。panamensis组非单系，punctata组物种嵌套其中，故将两组合并。pseudoparallela组大部分为单系（18/20物种），但A. asetaocelata和A. townsenden被转移至sylvicola组。spatulata组非单系，核心类群（如A. interrupta、A. spatulata等）形成一支，A. alveata和A. alveatoides形成另一支。

属内物种组关系显示，speciosa组在ML树中为基部分支，但支持度不一。大型进化枝包括daciformis + dentata组支系和curvicauda + cryptostrepha + nigrina + tripunctata + binodosa + robusta组支系。curvicauda组（原Toxotrypana）的深层嵌套进一步支持其与Anastrepha的合并。其他主要进化枝包括mucronota组主体 + A. atrox + gigantea组部分物种，leptozona + superflua组，以及包含serpentina、ramosa、adami、buscki、doryphoros、caudata、annonae、pseudoparallela、spatulata、striata和fraterculus组的大型支系。

fraterculus组内关系复杂，确认了7-8个谱系，与现有形态概念不完全匹配。墨西哥形态与A. zenildae为同种。谱系包括：安第斯形态（海拔900-2091m）、秘鲁形态（低海拔30-934m）、巴西-1形态（阿根廷、玻利维亚、巴西等地）、巴西-2形态（与巴西-1姐妹关系）、墨西哥形态（与A. zenildae混合）、巴伊亚谱系（法属圭亚那、苏里南、巴西）、亚马逊-1谱系（秘鲁幼虫标本）和亚马逊-2谱系（秘鲁和厄瓜多尔）。ITS1序列数据与系统发育结果一致，如墨西哥形态和A. zenildae为ITS1类型II，巴西形态为类型I，安第斯和秘鲁形态为类型III或IV。

讨论与物种组修订

基于分子和形态证据，本研究提出了修订的物种组分类：新建立12个组（alveata、anopla、aphelocentema、bivittata、concava、elegans、flavipennis、grandicarina、psidivora、robynae、sylvicola、tenella、tumida），取消punctata和raveni组。具体调整包括：将A. cruzi转入adami组；A. sodalis转入pseudoparallela组；A. tenebrosa转入doryphoros组；建立flavipennis组含A. flavipennis和A. mitaraka；将A. rheediae、A. teretis、A. palae、A. siculigera等转入fraterculus组；将A. tenella移出fraterculus组并建立tenella组；A. barbiellinii转入grandis组；A. atrigona和A. bivittata转入新立bivittata组；A. grandicarina等转入grandicarina组；A. acca、A. perezi、A. raveni等转入mucronota组；A. rondoniensis和A. robynae转入新立robynae组；A. aphelocentema和A. galbina转入新立aphelocentema组；A. gonzalezi、A. sylvicola、A. asetaocelata等转入新立sylvicola组；A. sinvali转入spatulata组；合并panamensis和punctata组；部分未定种根据COI数据重新归类。

fraterculus复合体的多系性质得到确认，其谱系与寄主植物（如西番莲科Passifloraceae）和形态特征（如产卵器尖端锯齿）相关联。分子数据（ITS1和全基因组）与系统发育高度一致，Congrains等（2023）的研究结果与本研究的AHE树基本吻合，仅少数样本因误鉴定存在差异。

结论

本研究通过AHE方法生成了Anastrepha属迄今最全面的系统发育树，为进化生物学、害虫鉴定和生物学研究提供了可靠框架。大量核基因资源可作为鉴定标记和系统定位位点，用于害虫和非害虫物种及种群的快速诊断。然而，仍有180个已知或未描述物种未被纳入，且隐存种和种间基因渗入（如Congrains等2021所述）增加了分类复杂性。未来需结合全基因组数据进一步解析关键害虫支系的进化历史，支持系统修订和宏观进化分析。