跳蛛科蚁蛛属(Salticidae:Myrmarachne)雄性加长螯肢功能的研究

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我们生活的自然界既丰富又神秘。自然界赋予了各种生物不同的形态,特别是动物界,每个动物都有各自的特征。自然界的动物广泛都存在着性二态特征,这是一种普遍现象,尤其在无脊椎动物中表现得更为明显。通常,具有性二态特征的动物,雄性和雌性在生殖器结构上也具有较大的差异。在这些动物中,雄性有非常明显的装饰品或武器,而雌性没有这样明显夸张的特征。目前国内外已有较多关于动物性二态特征的研究,然而却很少有研究有关蚁蛛螯肢长度及其功能的性二态特征的文章。蚁蛛是跳蛛科中数目最多的属,目前世界上已被发现的种有185个。已有研究表明,无脊椎动物的跳蛛具有丰富多彩的身体颜色和显着的性二态特征。在许多跳蛛中,雄性的螯肢结构非常地夸张、伸长,而雌性却没有如此显著的特征。跳蛛科中的蚁蛛属在雄性加长螯肢的性二态特征上表现得较为显著。然而目前尚未有文章量化该特征以及报道该特征的成因及其功能。因此,蚁蛛属的各个种间螯肢性二态特征的成因以及它的进化趋势有待深入研究。本文利用形态学的方法探明蚁蛛各个种之间是否存在螯肢性二态的现象及其程度,利用动物行为学的方法研究雄性螯肢的功能,利用生物化学与分子生物学的方法研究蚁蛛螯肢长度的进化趋势。本文选用来自海南、贵州两个省3个种的蚁蛛(其中一个种由于数量较少未做行为试验),先后对它们进行了性选择试验、身体部位各参数测量、全基因组DNA的提取以及PCR扩增和对结果测序。研究结果表明,这3个种的雌性和雄性在螯肢长度上均存在着显著的差异,表明雌雄蚁蛛确实有螯肢长度的性二态特征现象;但是不同的种之间螯肢的性二态差异程度有所不同,表明了蚁蛛属的螯肢长度性二态特征不是一成不变的,而是变化着的。本文设置了雌性选择和雄性竞争两种性选择试验模式,用来验证雄性螯肢的功能。在雌性择偶试验中我们发现,所选用的2个种的蚁蛛,它们中雌性选择的雄性与未选择的雄性在螯肢长度上均具有显著差异,这2个种的雌性蚁蛛更偏爱选择具有较长螯肢的雄性作为交配对象,说明雄性螯肢在雌性择偶中起到了装饰品的作用。在雄性竞争中,胜利者与失败者在螯肢长度的差异上有所相同,2个种的结果间既有显著差异,也有不显著差异,说明雄性的螯肢在蚁蛛的竞争中不同的种所起到的作用不同。我们在分子水平上,选用了CO1、28S、Histone3、ND1四种引物对蚁蛛的全基因组DNA进行PCR扩增,扩增之后对其结果进行测序,并用测序结果构建系统进化树,然后将雌雄蚁蛛形态的数据匹配至所构建的系统进化树上用以探究蚁蛛螯肢的性二态进化趋势。经研究发现,雌雄螯肢长度随着其进化过程呈现出波动性变化的趋势。综上所述,雌雄蚁蛛在螯肢长度上确实存在性二态特征,但不同种的蚁蛛差异有所不同,且螯肢与2个种的雌性择偶均相关,但雄性竞争不同种间表现了差异,雄性加长的螯肢可能主要用于雌性择偶。性二态特征的发生既雄性竞争有关,也和雌性择偶有关,具体的原因可能与蚁蛛生存的主观和客观条件相关。蚁蛛螯肢长度随着生长进化呈现出波动变化的趋势,可能是由于太过加长的螯肢在生存中会产生更大的能量消耗反而牵制了雄性螯肢长度的不断生长。本研究不仅能进一步阐明动物性选择的机制,也为动物性选择在系统进化方面的研究呈现了不同的研究方向。
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