人才强校 | 李虎副教授在周期蝉的物种形成和生命周期进化研究中取得新进展

本网讯 近日，我校植物保护学院李虎副教授课题组在进化生物学顶尖期刊Molecular Biology and Evolution（五年IF=14.479）在线发表了题为“Mitochondrial genomics reveals shared phylogeographic patterns and demographic history among three periodical cicada species groups”的研究论文，揭示了北美周期蝉的谱系地理结构及其长生命周期的形成和演化历史。昆虫学系博士生杜振勇为论文第一作者，李虎副教授与京都大学Teiji Sota教授为共同通讯作者；我校彩万志教授、康涅狄格大学Chris Simon教授、静冈大学Jin Yoshimura教授等人参与了该项工作。

周期蝉Magicicada分布于北美东部平原地区，若虫在地下的蛰伏期长达17年或13年，是著名的拥有长生命周期的半翅目昆虫，依据形态特征、生命周期、发生年份和分布区域划分为七个种（三种17年蝉和四种13年蝉），三个种组和15个繁殖群（brood）, 17年蝉与13年蝉分别占据美国北方和南方的特定区域，同一个繁殖群的成虫周期性（间隔13年或17年）地爆发。自17世纪中叶，包括达尔文在内的众多学者，对其长生命周期的进化以及物种形成机制的研究和讨论从未停止，而重建高度可信的系统发育关系和进化历史是解决这些问题的基础。该研究利用高通量测序获得的线粒体全基因组数据，开展了周期蝉的群体遗传进化研究，明确了周期蝉主要分支的进化关系，揭示了三个种组一致的谱系地理结构和种群进化历史：为适应更新世冰期气候的剧烈变动，迁移能力不强的周期蝉逐渐进化出17年的长生命周期，并在美国东部至少三个不同避难所应对寒冷气候；末次最大冰期过后，全球气候变暖，南部的群体逐渐转变为13年的生命周期，而东部、中部和西部群体由于密西西比河和阿巴拉契亚山脉的地理阻隔，在各自分布区内发生种群扩张，同时在气候波动的影响下，频繁地发生4年和1年的生命周期的暂时性转变，导致了区域间不同繁殖群的成虫爆发周期的多样性。本研究进一步肯定了生命周期的可塑性对周期蝉物种形成和演化的重要意义。

李虎副教授2015年10月以优秀人才引进到我校植保学院工作，加入到昆虫学系彩万志教授团队，主要开展昆虫分类与系统发育、群体遗传进化以及基因组学等方面的研究。入校工作至今在Systematic Biology、Molecular Biology and Evolution、Proceedings of the Royal Society B-Biological Sciences、Genome Biology and Evolution等期刊发表SCI论文12篇。相关工作得到了国家自然科学基金委的资助。