中国艾纳螺科蜗牛系统发育分析——基于三个属的简化基因组测序和图像聚类

【作者】 叶彬； 平野尚浩； 夏俊峰； 森井悠太； 吴岷； 千葉聡；

【机构】 安徽大学物质科学与信息技术研究院； 安徽大学计算机科学与技术学院； 日本琉球大学理学部； 日本弘前大学农学生命科学学部； 南京大学生命科学学院； 日本东北大学生命科学研究科； 日本东北大学东北亚研究中心；

【摘要】 艾纳螺科(Enidae)蜗牛是我国重要的陆生贝类之一,在甘肃省南部和四川省西北部地区表现出特定的区域性分布。尽管已开展了较多形态学研究,但仍缺乏分子系统学以及分子和形态的整合分析,现有证据仍不足以对可疑物种进行分类,有必要将分子系统学和形态学分析相结合,深入了解这一生物多样性热点地区艾纳螺的系统发育学和进化生物学。本研究重点针对甘肃省文县周边18个采样点和四川省汶川县周边1个采样点的3个艾纳螺的属,即杂斑螺属(Subzebrinus)、蛹巢螺属(Pupinidius)和鸟唇螺属(Petraeomastus)。使用简化基因组测序以及线粒体基因COI和核基因ITS的基因片段数据重建了艾纳螺3个属的具有高支持值的系统发育树,在种水平上表现出较高的单系性,但在属水平上不能形成单系,尤其是鸟唇螺属和蛹巢螺属,表明这2个属需要进一步修订。使用基于机器学习的图像聚类方法分析贝壳形态,揭示了贝壳形态聚类与系统发育分支密切相关,分子和形态之间的显著正相关关系表明,艾纳螺种水平上存在系统发育和形态的保守性;同时,蛹巢螺属和鸟唇螺属的部分种在分子和形态上具有多样化的倾向。进一步分析了个体之间分子相似性和壳形态相似性与地理分布的关系,观察到3个属的物种表现出一定的地理分化和本地化倾向。本研究开展的全基因组范围系统发育和贝壳图像聚类的综合分析,将为我国艾纳螺科的物种修正、系统发育和种群遗传学研究奠定重要基础。更多还原