整合形态学与分子证据界定Pachymenes ater与P. ghilianii（膜翅目：胡蜂科）的物种边界

《Insects》：Predicting Phloeosinus cupressi (Coleoptera: Curculionidae: Phloeosinus) Distribution for Management Planning Under Climate Change

本文通过整合形态学、分子系统发育（COI、COII）与生态位模型，解决了新热带区独栖性胡蜂Pachymenes属内两个近缘种（P. ater与P. ghilianii）的物种界定难题。研究证实二者为单系群，揭示了雄性生殖器与唇基形态的稳定鉴别特征，纠正了传统分类中易混淆的性状（如前胸背板脊与第一腹节刻点），为形态保守类群的整合分类学（integrative taxonomy）提供了范例。

　　

1. 2.
   材料与方法

2.1. 样品采集

研究覆盖了Pachymenes ater与P. ghilianii的已知分布区，采用干制标本与乙醇保存标本（90%）用于分子分析。形态学研究仅使用干制标本。标本鉴定依据Grandinete等人提供的检索表，并与作者已鉴定标本进行比对。标本来源包括拉夫拉斯联邦大学昆虫学收藏（CEUFLA）及多家机构借阅标本（如美国自然历史博物馆AMNH、圣保罗州立大学DZSJRP-Hymenoptera收藏等）。

2.2. DNA提取、扩增与测序

从干制与乙醇保存标本的胸部肌肉中提取DNA，使用QIAquick?凝胶提取试剂盒。扩增两个线粒体蛋白编码基因：细胞色素c氧化酶亚基I（COI，引物CI-J-1718与CI-N-2191）和细胞色素c氧化酶亚基II（COII，引物E2与COII1-2）。COI扩增产物的GenBank登录号为PX649439至PX649454，COII为PX685873至PX685884。PCR产物纯化后送测序，使用Geneious v7.1.3进行序列质量评估与拼接，Mesquite v3.31进行比对与数据集合并。

2.3. 系统发育分析

采用最大简约法（MP）、最大似然法（ML）和贝叶斯推断（BI）进行系统发育重建。MP分析在TNT v1.1中通过“New Technology Search”进行启发式搜索，自举支持度基于1000次重复。ML分析使用Garli 2.01，分支支持度通过1000次自举重复评估。BI分析在MrBayes v3.2.3中进行，运行5000万代，燃烧点设为20%。

2.4. 形态特征重评估

结合系统发育结果与直接形态比较，重新评估了传统用于鉴定的特征（如体色、刻点、雄性外生殖器、唇基形态等）。重点关注具有最小个体发育变异和低环境可塑性的性状，优先使用离散、定性特征。形态术语遵循Eumeninae亚科的传统描述。

2.5. 环境空间、PCA与生态位重叠

基于物种分布记录，从TerraClimate数据集（1958–2024）提取19个生物气候变量，通过相关性分析（|r| ≥ 0.70）筛选出5个变量（BIO01年均温、BIO02昼夜温差、BIO03等温性、BIO12年降水量、BIO15降水季节性）。定义可及区域（M）为包含所有分布点的最小凸多边形外扩100公里，在M的并集内进行主成分分析（PCA），计算生态位重叠度（Schoener’s D），并进行生态位等效性与相似性检验。

1. 3.
   结果

3.1. 分子数据

获得16个样本的COI序列（472 bp）和12个样本的COII序列（617 bp），合并矩阵包含17个终端和1089个字符，其中841个为恒定位点，185个为简约信息位点。

3.2. 系统发育分析

所有分析方法（MP、ML、BI）均支持P. ater与P. ghilianii为互为单系的姐妹群，且支持率高。在P. ater内部发现两个亚群，但无地理结构；P. ghilianii内部关系稳定性较低。

3.3. 形态特征重评估

雄性个体可通过唇基形状和外生殖器可靠区分：P. ater唇基前部宽、凸出，顶端圆润；P. ghilianii唇基窄、近乎扁平，顶端较尖。前胸背板脊仍是稳定的外部鉴别特征（P. ater弱且限于中部，P. ghilianii强且连续）。雄性生殖器方面，P. ater的生殖基突具2–5个指状突起，P. ghilianii仅1个；指状突刚毛长度与密度亦存在差异。第一腹节刻点传统认为有鉴别价值，但实际存在重叠变异，不可靠。

3.4. P. ater与P. ghilianii的生态位重叠

P. ghilianii分布广泛（南美中部至中美洲），涵盖亚马逊、大西洋森林、塞拉多等多个生物群系；P. ater分布局限（南美东南部）。使用5变量时生态位重叠度中等（Schoener’s D = 0.382），等效性检验不显著。体色变异显著：P. ater多为暗褐色至黑色，标记少；P. ghilianii典型个体为褐色带黄斑，但存在完全黑化的个体（记录于亚马逊地区、厄瓜多尔、哥斯达黎加等）。

1. 4.
   讨论
   分子数据强烈支持P. ater与P. ghilianii为独立物种，符合单系性物种概念。P. ater内部的遗传分化可能与大西洋森林片段化有关。线粒体标记（COI、COII）在独栖性胡蜂物种界定中具有实用价值，尤其与形态学整合时。尽管线粒体基因树可能不完全反映物种历史，但本研究显示其能有效区分近缘种。
2. 5.
   结论
   整合分类学框架证实了P. ater与P. ghilianii的物种地位，揭示了形态保守类群中隐藏的多样性，强调了多证据结合在物种界定中的重要性。