近日，我院魏琮教授课题组在进化生物学期刊《Molecular Phylogenetics and Evolution》发表题为“Geological events and climate change drive diversification and speciation of mute cicadas in eastern continental Asia”的研究成果，已毕业博士刘雲祥为论文第一作者，魏琮教授为通讯作者。
蝉科昆虫在若虫期常年于地下营固定生活，成虫飞行能力弱，难以长距离迁徙扩散。对该类昆虫进行表型分化、遗传分化和谱系地理研究，可解析生物进化和谱系地理学研究中一些特殊难题——哑蝉不能唱歌说话，为了表达爱“她”，只能将自己“肚皮”拍得啪啪啪！可如果这种声音信号也有分化（形成“方言”），谁能听懂啊！
该研究综合采用形态学、生物声学和分子生物学方法，对仅分布于东亚地区的合哑蝉 Karenia caelatata 进行了研究。哑蝉属 Karenia 是蝉科一个非常独特的类群，因缺失鼓膜发音器，不能像其他蝉科昆虫一样发出嘹亮鸣声，但可通过前翅前缘脉拍击腹部第一节的鼓膜听器（“耳朵”），发出“啪-啪-啪-啪”的求偶声。
该研究结果表明，合哑蝉具有较高遗传分化水平，进化形成了6个独立谱系分支，各支系间的遗传距离与地理距离显著相关。在表型方面，不同种群的雄性成虫外部形态、求偶鸣声结构等发生明显分化，尤以中国东南沿海地区的武夷山种群和西南地区的横断山诸种群分化最为显著。
合哑蝉分化、生物地理祖先位点重建及Bayesian binary MCMC (BBM)分析
生态位建模、演化历史分析、祖先位点重建和基因流分析表明，中国南部及周边地区的地质历史事件与气候动荡对合哑蝉的种群分化和地理分布具有重要影响。该物种在末次盛冰期的潜在分布范围比当前更广泛，更新世的气候变冷有助于这该物种的种群扩增和分衍；西南造山运动和更新世气候振荡等因素共同推动了该物种的遗传分化和表型分化；盆地、平原和河流等是阻断该山地物种基因流的主要屏障；武夷山和横断山脉诸种群的求偶鸣声与其他种群差异显著，应是显著的种群分化及相关种群对不同生境产生新的适应共同所致。
基于线粒体基因与核基因数据的合哑蝉扩散路径分析
该研究为昆虫早期物种形成，尤其是地质历史事件和气候变化等驱动长生命周期物种的分化及异域物种形成研究，提供了重要信息，也促进了我们对通过鸣声进行求偶的蝉科昆虫表型多样化及其谱系地理形成有了更深了解。
相关工作得到了国家自然基金面上项目的支持（Grant Nos 32270496, 32070476, 31772505）。
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.ympev.2023.107809
编辑：刘小凤
审核：郭 军
