首个经分类学整理的波兰多足动物DNA条形码参考文库填补中欧土壤无脊椎动物的重要知识空白,第一部分:马陆(Myriapoda: Diplopoda)

《Ecology and Evolution》:First Taxonomically Curated DNA Barcode Reference Library for Polish Myriapods Fills an Important Knowledge Gap for Soil Invertebrates in Central Europe, Part I: Millipedes (Myriapoda: Diplopoda)

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年09月05日 来源:Ecology and Evolution 2.6

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  DNA条形码是一种高效的物种鉴定工具,补充了分类学和系统发育研究,同时也在生物监测和揭示隐存多样性方面发挥关键作用。DNA条形码、宏条形码和环境DNA(eDNA)分析等技术被广泛用于生物多样性保护、入侵物种追踪和营养互作研究。为了有效开展此类研究,一个基于高质

  
DNA条形码是一种高效的物种鉴定工具,补充了分类学和系统发育研究,同时也在生物监测和揭示隐存多样性方面发挥关键作用。DNA条形码、宏条形码和环境DNA(eDNA)分析等技术被广泛用于生物多样性保护、入侵物种追踪和营养互作研究。为了有效开展此类研究,一个基于高质量遗传序列和准确分类鉴定的强大DNA条形码文库至关重要。在此,研究人员介绍了一项针对波兰倍足纲物种(Myriapoda: Diplopoda)的大规模DNA条形码研究的结果,提供了波兰已记录物种的最新名录和一个DNA条形码参考文库。研究人员提供了981个经物种水平鉴定的个体数据,其中468个具有COI序列数据。在波兰记录的93个物种中,有58个成功获得了条形码,占国家动物区系的62%。此外,研究人员还探讨了未来的研究方向、潜在的隐存多样性以及国家动物区系的变化,包括波兰新记录的物种——Melogona broelemanni (Verhoeff, 1897)。研究结果强调了持续监测和分子方法在追踪生物多样性变化中的重要性。
波兰倍足纲DNA条形码参考文库:填补中欧土壤无脊椎动物知识空白

马陆(倍足纲,Diplopoda)是物种丰富的节肢动物类群,全球已描述超过12000种,在温带森林中作为落叶层分解者发挥着关键生态作用。然而,其分类鉴定长期依赖雄性生殖肢等形态特征,导致幼体、雌体及某些缺乏该类结构的类群难以准确鉴定。DNA条形码技术通过标准化线粒体细胞色素c氧化酶亚基I(COI)基因片段实现物种鉴定,已成为补充传统分类学、揭示隐存多样性和生物监测的重要工具。尽管邻国德国等已开展大规模倍足纲DNA条形码研究,波兰的该类群在分子层面几乎处于空白状态,仅有少数物种具有序列数据。这种数据缺失限制了该地区分类学问题的解决和物种多样性的准确评估。

为填补这一知识空白,研究人员开展了波兰倍足纲首个大规模DNA条形码研究,旨在建立全面的参考文库,更新国家物种名录,并揭示潜在的隐存多样性和动物区系变化。研究共获取976个标本,涉及65个物种,其中58个物种成功获得条形码,对应465条COI序列。这些序列被划分为77个BIN(条形码指数号),其中28个为BOLD系统独有。研究还首次在波兰记录到马陆物种Melogona broelemanni,并更新了国家名录至93种。该研究发表在《Ecology and Evolution》。

在技术方法方面,样本来自全国96个地点,其中61个为新采集,35个为来自波兰科学院动物学研究所博物馆(MIIZ PAN)的历史材料,另有少量来自斯洛伐克和乌克兰的对照样本。研究人员采用Chelex法和改良磁珠法提取总DNA;对新鲜标本使用Sanger测序和Oxford Nanopore Technologies (ONT) MinION高通量测序平台进行COI条形码扩增测序;对博物馆标本则采用基因组浅层测序(genome skimming)获取线粒体序列。序列经MUSCLE比对后,利用BOLD系统的BIN算法进行聚类,计算Kimura 2-参数(K2P)遗传距离,并用RAxML-NG构建最大似然(ML)系统发育树,用SplitsTree构建系统发育网络。

研究结果分为三部分。3.1 物种和BIN多样性、条形码文库完整性:研究成功条形码化了58个物种,占波兰已知区系的62%。大部分物种对应单一BIN,但Glomeris tetrasticha和Leptoiulus proximus各含4个BIN。除新记录种M. broelemanni外,还补充了Chondrodesmus riparius和Polydesmus angustus的新分布记录,并第二次记录到Ophiodesmus albonanus。3.2 ML系统发育和条形码间隙分析:ML树恢复了主要目和科的清晰分支,Polydesmidae和Glomeridae为单系,而Blaniulidae为并系,Cylindroiulus和Leptoiulus属也非单系。条形码间隙分析显示种内与种间K2P距离明显分离,完整数据集的最近阈值(OT)为6.46%,条形码效率(BE)达99.93%;在五个采样最充分的科中,Polydesmidae、Blaniulidae和Mastigophorophyllidae的BE达100%,Glomeridae和Julidae略低。3.3 分子分化和谱系地理结构:多种物种呈现显著的谱系地理分化。G. tetrasticha在波兰分布有4个BIN,平均种内距离2.47%,其中南部一个离群个体分化约8%;G. hexasticha在欧洲范围内平均种内距离达7.50%,提示存在深分化的线粒体谱系;而G. mnischechi则遗传均匀,与G. hexasticha平均距离11.91%,且一个未记载的Glomeris物种(BIN BOLD:AHF1977)与之最接近(4.95%),可能为新种。同样,Carpathian地区的Leptoiulus polonicus与L. trilobatus平均距离8.83%,支持其独立种地位。Megaphyllum projectum的BIN呈现空间隔离但分歧较浅,而Enantiulus nanus、Mastigona bosniensis和Trachysphaera schmidtii在波兰的序列分歧较低,但在欧洲范围内存在更深的谱系分化。

讨论部分指出,波兰倍足纲区系正在发生变化,包括物种分布范围扩展(如Leptoiulus trilobatus向中部低地扩散)和新记录种的稳定出现。COI数据揭示了多个物种中存在地理结构分化的隐存多样性,但多BIN现象不一定代表隐存种,也可能反映浅层种群遗传结构。此外,Wolbachia等内共生菌可能影响线粒体多态性,需谨慎解释结果。结论部分强调,波兰倍足纲动物区系正经历明显而持续的变化,DNA条形码是监测这些变化、揭示隐存多样性并验证分类问题物种(如G. mnischechi)的有效工具。更新后的国家物种名录为未来生物多样性和进化研究提供了可靠框架。
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