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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 甲蟲防御腺的同源性及多態(tài)性
- 小類：
- 生命科學(xué)
- 簡介：
- 本文經(jīng)對14科鞘翅目代表種的防御腺解剖、染色制片、特征記述和比較分析，基于防御腺形狀、長度、皺褶等性狀比較研究，規(guī)范描述了各科的形態(tài)，繪制了各種的特征圖，編制了科級階元分類檢索表，并以其利用系統(tǒng)分類學(xué)軟件構(gòu)建了系統(tǒng)發(fā)育樹。研究得出鞘翅目防御腺的形態(tài)因種類不同表現(xiàn)出明顯差異，是區(qū)別科級階元、檢驗(yàn)分類體系和分析推斷類群進(jìn)化的有用特征，可用于鞘翅目昆蟲高級階元系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系和分類地位的確定。
- 詳細(xì)介紹：
- 利用防御腺釋放化學(xué)物質(zhì)以御敵、護(hù)窩和引起同種集結(jié)是鞘翅目(簡稱甲蟲)昆蟲特有的自衛(wèi)習(xí)性。防御腺經(jīng)過了從無到有、從簡單到復(fù)雜、從低等到高等的復(fù)雜進(jìn)化過程，具有共同起源性質(zhì)和階段分化特點(diǎn)，可用于推斷不同甲蟲類群的一般進(jìn)化關(guān)系。同時(shí)，不同甲蟲科間的防御腺形態(tài)差異很大，又表現(xiàn)出多態(tài)性。本文利用生物進(jìn)化分類的原理及方法，選取14科57屬125種甲蟲，經(jīng)解剖、染色、鏡檢等程序，對防御腺表型特征進(jìn)行了規(guī)范描述，繪制了各種的形態(tài)特征圖，并基于腺體形態(tài)編制了科級分類檢索表；以腺體的形狀、長度、寬度、囊距、壁質(zhì)、皺褶等性狀為統(tǒng)一的特征尺度，利用系統(tǒng)分類學(xué)軟件構(gòu)建了系統(tǒng)發(fā)育樹。結(jié)果表明：防御腺的形態(tài)變化因甲蟲種類不同表現(xiàn)出明顯差異，凡分化多樣性較大的類群，其腺體形態(tài)分化的多樣性均十分明顯，反之則比較單一；甲蟲腺體的形態(tài)和特征可用于區(qū)別科級階元、檢驗(yàn)分類體系和推斷類群與類群之間的相互關(guān)系，是十分重要的分類特征；同時(shí)也可用于鞘翅目昆蟲高級階元系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系和分類地位的確定。本文還利用氣相色譜和質(zhì)譜測定了彎齒琵甲Blaps femuralis和炮步甲Stenaptinus insignis的分泌物化學(xué)成分，比較發(fā)現(xiàn)，二者均以烯類和醌類物質(zhì)為主，但后者的烷烴含量較齒琵甲多。本研究為鞘翅目昆蟲高級階元分類提供了新資料。
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作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 許多鞘翅目昆蟲利用化學(xué)毒液防御敵人和保護(hù)種群。該毒液由防御腺產(chǎn)生，防御腺體在不同甲蟲類群中形態(tài)變化迥然不同，經(jīng)過了一個(gè)從無到有、從簡單到復(fù)雜、由低級到高級的進(jìn)化過程，成為區(qū)分類群的重要特征。 本研究的材料均來自于我國，經(jīng)解剖、描記和比較形態(tài)學(xué)研究，證實(shí)鞘翅目昆蟲的防御腺體在不同科間，其形態(tài)差異十分明顯，界限清楚，可用于推斷鞘翅目的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系分析。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 科學(xué)性：對鞘翅目14個(gè)科級階元的防御腺進(jìn)行解剖和比較形態(tài)研究，總結(jié)出其形態(tài)變化的初步規(guī)律，并用于區(qū)別甲蟲類群和揭示及其類系發(fā)生。 先進(jìn)性：防御腺在區(qū)分昆蟲類群和推斷其系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系中具有重要作用，但國內(nèi)外研究十分薄弱。本研究旨在通過努力，補(bǔ)充該領(lǐng)域研究的不足。 獨(dú)特之處：本項(xiàng)目是我國首次開展的基于鞘翅目防御腺表征探討其科級階元分類和系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系的研究。
應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義
- 應(yīng)用價(jià)值：通過解剖和比較研究防御腺的形態(tài)特征，找到了用于區(qū)別鞘翅目科級類群的有用特征和穩(wěn)定特征，為該類昆蟲的分類識(shí)別提供了重要依據(jù)。 現(xiàn)實(shí)意義：在一個(gè)分類尺度上的特征比較研究，真實(shí)地反映了鞘翅目昆蟲相關(guān)類群防御腺的性狀衍變規(guī)律，為深入探討該目昆蟲系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系和分類地位提供了有力證據(jù)。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 利用防御腺釋放化學(xué)物質(zhì)以御敵、護(hù)窩和引起同種集結(jié)是鞘翅目(簡稱甲蟲)昆蟲特有的自衛(wèi)習(xí)性。防御腺經(jīng)過了從無到有、從簡單到復(fù)雜、從低等到高等的復(fù)雜進(jìn)化過程，具有共同起源性質(zhì)和階段分化特點(diǎn)。同時(shí)，不同甲蟲科間的防御腺形態(tài)差異很大，又表現(xiàn)出多態(tài)性。本文利用生物進(jìn)化分類的原理及方法，選取14科57屬125種甲蟲，經(jīng)解剖、染色、鏡檢等程序，對防御腺表型特征進(jìn)行了規(guī)范描述，繪制了各種的形態(tài)特征圖，并基于腺體形態(tài)編制了科級分類檢索表；以腺體的形狀、長度、寬度、囊距、壁質(zhì)、皺褶等性狀為統(tǒng)一的特征尺度，利用系統(tǒng)分類學(xué)軟件構(gòu)建了系統(tǒng)發(fā)育樹。結(jié)果表明：防御腺的形態(tài)變化因甲蟲種類不同表現(xiàn)出明顯差異，凡分化多樣性較大的類群，其腺體形態(tài)分化的多樣性均十分明顯，反之則比較單一；甲蟲腺體的形態(tài)和特征可用于區(qū)別科級階元、檢驗(yàn)分類體系和推斷類群與類群之間的相互關(guān)系，是十分重要的分類特征；同時(shí)也可用于鞘翅目昆蟲高級階元系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系和分類地位的確定。本文還利用氣相色譜和質(zhì)譜測定了彎齒琵甲Blaps femuralis和炮步甲Stenaptinus insignis的分泌物化學(xué)成分，比較發(fā)現(xiàn)，二者均以烯類和醌類物質(zhì)為主，但后者的烷烴含量較齒琵甲多。本研究為鞘翅目昆蟲高級階元分類提供了新資料。
獲獎(jiǎng)情況
- 已整理一篇論文投刊并在審理之中。 題目：甲蟲防御腺的同源性及多態(tài)性
鑒定結(jié)果
- 無
參考文獻(xiàn)
- [1] 郭志峰, 任國棟, 安秋榮. 齒琵甲防御腺分泌物的分析. 河北大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）, 2000, 20(增刊): 122-124. [2] 滑會(huì)然, 任國棟. 12種大粉甲屬 Promethis昆蟲防御腺特征及其進(jìn)化關(guān)系. 昆蟲分類與多樣性. 北京: 中國農(nóng)業(yè)科技出版社, 2005: 199-204. [3] 李偉, 任國棟, 柳峰松. 彎齒琵甲防御腺分泌物的化學(xué)成分測定及抗菌活性分析. 昆蟲知識(shí), 2009, 46(3): 424-427. [4] 劉勇, 羅氚, 蕓李蕾等. 云南琵琶甲防御性分泌物抗菌活性及GC-MS分析. 云南大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）, 2000, 22(3): 217-219. [5] 任國棟, 董賽紅, 彭東巖. 中國琵甲屬防御腺研究（鞘翅目: 擬步甲科）. 河北大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）, 2000, 20(增刊): 37-45.[6] 任國棟, 劉春林. 基于防御腺特征的中國刺甲族屬級階元系統(tǒng)發(fā)育分析（鞘翅目: 擬步甲科）. 昆蟲學(xué)報(bào), 2009, 52(10): 1146-1155. [6] Arnett R. H. Jr., Thomas M. C., Frank J. H. American beetles. CRC Press. 2001, 261 pp. [7] Crowson R. A. The Phylogeny of Coleoptera. Ann. Rev. Ent.,1960, 5: 111-134. [8] Crowson R. A. Adapted in The Biology of the Cleoptera. Academic Press. 1981, 802 pp. [9] Crowson R. A. A revision of the classification of Cantharoidea. Revista Univ. Madrid., 1972 ⅩⅪ(82): 35-74. [10] Crowson R. A. The Biology of the Coleoptera. Academic Press. 1981, 802 pp.
同類課題研究水平概述
- 自從Gilson（1889）首次報(bào)道了Blaps mortisaga 體內(nèi)具有能釋放臭味的腺體以來，至今全球?qū)η食崮坷ハx防御腺的散見于一些論文和專著中，缺少完整系統(tǒng)的研究。這些工作中尤以Tschinkel et al.（1978-1982）對北美178屬247種擬步甲防御腺特征的研究比較完整，其他鞘翅目類群極少涉及。 我國對鞘翅目防御腺表征的研究十分薄弱。到目前為止，國內(nèi)僅任國棟等（2000-2009）對172種擬步甲的防御腺形態(tài)進(jìn)行了研究，發(fā)表論文6篇，但未涉及其他鞘翅目類群。 對防御腺的化學(xué)分泌物成分的測定也有報(bào)道。云南師大的劉勇等（2000）報(bào)道了云南琵甲Blaps sp.的防御腺分泌物由1-十三烯、2-甲基-1，4-苯醌和2-乙基-1，4-苯醌3個(gè)含量高的和7個(gè)微量的化學(xué)成分組成；郭志峰等（2000）和李偉等（2009）分別報(bào)道了齒琵甲的防御腺分泌物由14種化合物組成，包括2個(gè)烯烴、4個(gè)醇、2個(gè)酮和3個(gè)酸，其中以2-甲基苯醌、1-十三碳烯和2，4-二甲基-3-呋喃乙酮含量較高，苯醌、苯二酚、3，5-二羥基甲苯和十二烷醛等小分子化合物次之，為齒琵甲的分類研究提供了物質(zhì)依據(jù)；應(yīng)超波等（2009）對廣屁步甲防御腺化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行了紅外光色譜分析，并通過使用GC-MS和GC-IR的方法對該蟲的防御腺分泌物進(jìn)行分析，共獲得28種隸屬于醌類，炔類和烴類的化學(xué)物質(zhì)。
