第一章 文献综述
1. 羽虱概述
1.1 羽虱的起源
羽虱的化石至今尚未发现,所以不能确定它们出现的地质年代[1]。很多专家认为,羽虱的起源应从白垩纪末到石炭纪末。关于羽虱起源的争辩有很大一部分原因是这些推测都是根据当前的一些寄主的分布情况来进行推测的,而不是依据羽虱自身的分布进行推测,而寄主往往具有迁徙性,会影响到羽虱的分布[2, 3]。虱目 Phthiraptera 和啮虫目 Psocoptera 有几个重要的共有衍征,可以证明它们有很近的亲缘关系。Kim 和 Ludwig 声称羽虱起源于二叠啮虫目:一个已经灭绝的啮虫类祖先分支[4]。相反的,一个关于形态性状的分支分析证明羽虱是虱啮科Liposcelididae(粉啮亚目 Troctomorpha)的姊妹群[3]。目前,大多数学者认为虱目起源于啮虫类祖先,啮虫类祖先在进化的早期(约在二叠纪)分化为自由生活的啮虫类与寄生生活的啮齿类。原始寄生性的啮虫祖先在三叠纪与侏罗纪时代侵入鸟类与哺乳类体表,在新的环境中进行平行进化,形成当前的羽虱。Nitzsch 于 1818 年将鸟虱命名为食毛目 Mallophaga,置于直翅类 Orthoptera 下的一个目,而将吸虱 Anoplura 置于异翅类 Hemiptera 下的一个目。Haecker 于 1896 年又将食毛目Mallophaga 分出,下面设置两个亚目:钝角亚目 Amblycera 和丝角亚目 Ischnocera。Harrison在 1916 年根据鸟虱与吸虱气管系统基本相似这一特征,又将两者合并为虱目 Anophra,将食毛目 Mallophaga 降为亚目,Ferris 研究了象虱的口器属于咀嚼式,在 1931 年又将象虱纳入食毛目 Mallophaga 中作为一个亚目,即象虱亚目 Rhynchophthirina[5]。有关鸟虱与吸虱的分类阶元各专家一直存在分歧,传统的分类方法根据口器结构的不同,将羽虱和吸虱分在两个不同的目中,即食毛目 Mallophaga(羽虱)和虱目 Anoplura(吸虱),而传统的食毛目 Mallophaga 又包括三个亚目:钝角亚目 Amblycera,丝角亚目 Ischnocera,象虱亚目 Rhynchophthirina。Lyal 根据 1985 年的研究显示的特征进行支序系统分析,认为虱目Phthiraptera 包括钝角亚目 Amblycera、丝角亚目 Ischnocera、象虱亚目 Rhynchophthirina 与虱亚目 Anoplura,其支序关系如图 1-1。学者们更相信吸虱 Anoplura 和食毛目中的象虱亚目Rhynchophthirina 是一个并系群[6],自这个观点出现以来,陆续有学者提出证据支持这个观点,比如 Johnson 和 Whiting 用 18S rDNA 测序数据证实了钝角亚目,虱亚目与丝角亚目之间的关系。现在将虱目 Anoplura 与食毛目 Mallophaga 合并为虱目 Phthiraptera 的观点已被广泛接受。
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1.2 羽虱的外部形态
羽虱体型小且扁,体长 0.5-10mm,无翅,营外寄生生活。头大扁宽,能活动,较前胸宽或等宽。口器为特化的咀嚼式。前胸明显,中,后胸背板常愈合,胸气门 1 对位于腹侧。腹部可见 8-9 节,无尾须。卵长形,白色,其大小与寄主的大小相关,长约 0.5-2mm,表面光滑或具刻纹[5]。头部形状多变,类似于三角形或卵圆形,口器位于头腹面,咀嚼式,上颚发达,通常几丁质化,颜色加深。下颚须位于上颚与下唇之间,很多种类下颚须外露,甚至长于触角,下唇须退化。触角短,2-5 节,末端两节具感觉器,丝状。复眼小,退化或者无复眼,无单眼。胸部三节,无翅。羽虱的三对足分别位于前,中,后胸,足基节远离,跗节 1 或 2 节,通常具有两爪,而寄生于哺乳动物的羽虱跗节仅 1 爪,爪间无爪间突或爪垫。吸虱的足只有 1爪,为攀登足。腹部圆形至长卵圆形,7-10 节,通常第 1,2 节,第 8,9 节愈合。腹部每节有几丁质化的侧板,腹板,背板,背板上生有气孔。不同种类的羽虱腹部的毛序不一样。肛门通常位于腹末,雌虫生殖器位于第 8 腹节,生殖孔开口于该室,生殖孔两侧由腹末端节腹板,或侧板形成的生殖突,或称阴门瓣,无产卵器。雄虫外生殖器结构复杂,包括基板、阳茎基侧突、内体、阳茎等结构。阳茎的形状和大小也是种的鉴定特征。
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2. 国内外研究进展
2.1 国外研究进展
鸟虱的化石至今还未发现,它们出现的地质年代不能确定[26]。Redi 是最早记录鸟虱的学者,但未将鸟虱和吸虱分开[5]。Linnaeus 于 1758 年在《Systema Naturae》一书中记录了 23 种羽虱,并将这 23 种羽虱都归为虱属 Pediculus,在那之后所有新描述的羽虱都被归为虱属,直到 De Geer 于 1778 年建立了鸟虱属 Ricinus[27]。现今一直沿用的胸首羽虱属 Colpocephalun,角羽虱属 Goniodes, 猪圆羽虱属 Gyropus,长羽虱属 Lipeurus,禽虱属 Menopon,长角鸟虱属Philopterus,毛虱属 Trichodectes 等都是 Nitzsch 在 1818 年描述的。Burmeister 于 1838 年增加了圆羽虱属 Goniocotes,Denny 在 1842 年建立了似鸟龙属 Ornithobius[28]。到 1908 年为止,在Kellogg 的名录中也仅仅增加了 7 个直到现在还在沿用的属名[29]。关于羽虱种类的描述有鼎盛时期也有低谷时期,最早的高峰出现在 1840 年,Denny 和Burmeister 做了大量关于羽虱分类的工作,Harrison 于 1916 年发表了第二个关于羽虱分类的名录,记录了超过 2000 种羽虱[30]。Hopkins 和 Clay 于 1952-1955 年编辑的食毛目名录无疑是在人们对羽虱分类系统产生分歧的情况下诞生的。1758-1932 年 175 年间共有 260 篇文献记录了 2359 种羽虱;1932-1953 年间,记录了 1205 种,1953-1972 这 20 年间,被称为羽虱分类的“黄金时代”,在这期间,共出版了 440 篇文献描述了 1817 种羽虱(包括亚种)。截止 2003 年,羽虱的种名(包括异名)已经由Hopkins 和 Clay 时代的 3675 种增加到了 6300 种,其中有效种的比例超过 65%[31]。历史上关于羽虱的大多数名录都没有区分属和亚属,种与亚种,也很少有列出检索表和图例的,直到2003 年,Price 等学者对世界上的羽虱进行整理,列出了属之间的检索表和部分羽虱的图,同时列出了羽虱与寄主的寄生关系。
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2.2 国内研究进展
中国的鸟虱早期主要由欧洲国家的一些学者研究,他们从各个国家博物馆所收藏的鸟类标本上收集羽虱标本,记述了一些种类。20 世纪 30 年代,日本学者在中国台湾以及相邻地区进行了调查。到 60 年代,美国的一些学者在中国周边的亚洲地区和我国台湾省,对食毛目和其它寄生性昆虫进行调查研究。在国内,对食毛目的研究未受到应有的重视,胡经甫于 1935年在其著作《中国昆虫名录》中记录食毛目 78 种;金大雄经过多年的调查和采集,整理出我国兽类食毛目名录,共记述 19 种;刘思孔研究了中国鸡形目上的鸟虱,于 1993 年发表了《中国鸡形目上食毛目名录》,共记述 129 种,其中 10 个新种;裘明华等于 1990 年对亚洲象上的象虱进行了较为详细的研究[5]。廖光佩等在 1993 年报道了浙江省的 4 种非常见羽虱,分别为有齿鸭羽虱(Anatoecusdentatus)、黑水鸡胸首羽虱(Colpoephalum gallinulae)、短脚鹎禽体虱(Menacanthus microsceli)、近似姬圆虱(Goniocotes compare)[32],孙建华等于 1998 年发现短角鸟虱属一新种,并将其命名为褐马鸡短角鸟虱(Menopon mantchuricum)[33]。随着科学技术的发展,国内的学者开始将电子显微镜应用于分类研究,1995 年,林辉环等对鸡羽虱与鸡角羽虱进行扫描电镜观察,并根据观察结果进行了详尽的描述[34]。紧接着,1998 -1999 年间,周淑君等对五种鸟体羽虱卵进行扫描电镜观察发现卵的某些形态结构可作为种间分类特征之一[35, 36]。国内最新的报道是陈克强等于 2005 年对采集和保存的上海地区家禽羽虱进行整理和种类鉴定,鉴定出羽虱 11 种,隶属于 8 属,2 科[37]。对于西南地区的羽虱研究只见零星报导过一些种类,尚无其形态描述的专题文章。赖从龙于 1979 年在《四川省畜禽寄生虫名录》中列出 6 种;蒋学良于 1980 年在《四川省家畜家禽寄生虫名录》中记录了 12 种;金大雄在 1980 年《贵州省家畜虱类名录》中列出 6 种,刘世茂在四川省畜禽食毛目(Mollophaga)虱类的分类研究一文中记录了近年来作者在四川省畜、禽及部分实验动物体上采集到的食毛目虱共 24 种,分属于 4 科、13 属。所采标本在比较各种形态和参阅国内外部分资料的基础上,编列出科、属、种的检索表以供参考[38]。2005 年,中国家禽家畜增补名录记录了 14 种羽虱,其中 11 种在四川、重庆地区有分布[39]。
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第三章 COⅠ基因对羽虱种类的鉴定.........51
1. 研究材料和方法 ...... 51
1.1 研究材料 .......... 51
1.2 研究方法 .......... 52
2. 实验结果 ......... 53
3. 结果分析与讨论.......56
3.1 羽虱 DNA 的提取 .....56
3.2 DNA 条形码技术可用于羽虱的鉴定 ..........56
第四章 羽虱寄主情况统计..........59
1.寄主采集地分布.........59
2.寄主分类地位....59
3.羽虱侵染率分析.........60
4.小结与讨论........64
第五章 结论与讨论....65
1.分类研究............65
2.利用 DNA 条形码技术对羽虱种类的鉴定 ...........65
3.羽虱标本的采集.........65
第五章 结论与讨论
1.分类研究
本研究共采集、鉴定记述我国西南地区羽虱 3 科,14 属,30 种。其中包括新种 14 个,新记录种 3 个,已知种 13 个,编制了本研究涉及的科、属、种检索表,并对 30 个种都进行了详细的描述和绘图,为以后羽虱的分类研究奠定了一定的基础。但是,研究过程中也发现了不少问题。比如标本数量过少,由于采集的困难与局限性,导致我们所得到的标本数量过少,很多种类都只有少量检视标本,减少了说服力。另外,由于羽虱的生物学特性,我们往往在鸟类的生殖期对羽虱标本进行采集,采集的标本幼虫数量多,而本研究对幼虫只简单的进行了制片,并未加以鉴定。所以在今后的研究中,我们应该加强同鸟类工作者的合作,在不伤害鸟类的前提下尽可能多的采集标本,并搜集文献,加强对幼虫的研究。
2.利用 DNA 条形码技术对羽虱种类的鉴定
本实验共获得 7 条羽虱 DNA 条形码,具体提取羽虱 DNA 过程中,由于羽虱的体积小,单头提取 DNA 不容易,多数时候都无法提取成功,导致获得的 DNA 片段数量不多。今后应该在大量采集标本的同时,及时将标本保存在 96%酒精中,并尽快提取 DNA,以获得更多的有效序列。本研究还对 COI 基因用于羽虱分类研究进行了探索,从 NCBI 上下载相关序列进行系统发育分析,发现同属物种聚为一小支。丝角亚目、钝角亚目和外群物种虱亚目聚到了一支,和前人的研究相符,发现应用分子的手段的鉴定结果可以和形态学的研究结果相互印证,今后应该在收集大量新鲜标本的基础上,加强线粒体 12S rRNA,18SrRNA ,EF-1α 序列的分析研究,进一步印证传统的形态鉴定结果。
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结论
本实验共采集西南部分地区鸟类 108 只,并对鸟类进行鉴定,并统计了鸟类的目,科,种,迁移状态和寄生范围。在研究过程中发现,体型较大和体色较深的鸟类寄生的羽虱数量较多,而颜色艳丽的鸟寄生的羽虱数量较少,今后在采集过程中可加强对体色较深的鸟类的采集。另外本研究采集的鸟类大多为雀形目的鸟类,鸟体上寄生的羽虱种类也比较单一,多集中在某几个科,今后可以与动物园的合作,采集一些寄生在猛禽体表的羽虱,丰富羽虱种类。研究结果显示,羽虱的形态特征和寄主的关系十分密切,可加强羽虱与其寄主协同进化方面的研究。
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参考文献(略)