一雌多雄交配格局下胸窗萤的性选择研究

Sexual selection is the key factor drives the evolution of sexual dimorphism and courtship. To fully understand sexual selection in polyandry species, before copulation, during and after copulation need to be studied. Firefly is not only an important insect resource for tourism and useful agent to monitor environment, but also a good mode species to understand the evolution of morphology and flash communication by studying their sexual selection. Recently, we found an interesting phenomenon, namely there exists two types of adults (one-year-type and two-year-type) during courtship and those two types of adults mate each other in one species of firefly Pyrocoelia pectoralis. In this project, we will study the paternity of firefly P. pectoralis through the microsatellite technology (SSR marker), besides, we will test the theory of female use males' sperm as a resource of nutrition supply. In addition, we will compare the reproductive physiology between two types of adults, mating guard and mating harassment. In this project, this is the first study post-sexual selection by determination paternity of firefly through microsatellite technology in the world. This study will help us to understand the evolution of flash communication system in luminescent insects and also provide the fundamental data on mass rearing, conservation of firefly. Meanwhile, this research will also provide us chances to understand the biological significance of both two types of adults co-exist in population of firefly P. pectoralis by exploring sperm-competition.

性选择是产生性二型现象以及求偶行为进化的一个重要原因。全面理解一雌多雄交配（雄性精子竞争）格局下的性选择，需要围绕配前、配中及配后行为进行研究。萤火虫是一类重要的观赏昆虫及环境指示生物，也是能通过研究性选择来了解其形态和闪光交流行为进化的类群。申请者近期发现了一个有趣的现象，即胸窗萤存在两种类型成虫（一年生和两年生），两类成虫之内和之间同时进行交配。本项目以微卫星（SSR）标记技术研究胸窗萤配后父权分配为核心，开展以下研究：雌性利用精液进行营养补充的验证，不同类型成虫的生殖生理特征比较研究，交配干扰等性选择研究。本项目首次利用微卫星标记的方法研究胸窗萤配后的父权分配，结合配前求偶、配中干扰行为，尝试阐明萤火虫性选择机制，有助于我们理解萤火虫闪光通信交流的进化，也可以为胸窗萤的人工饲养、复育及保护提供基础理论，同时从精子竞争角度去理解胸窗萤种群中两类成虫（一年生和两年生）并存的生物学意义。

胸窗萤（Pyrocoelia pectoralis Olivier）普遍分布于中国湖北省，幼虫陆生。成虫性二型，雌萤翅退化，体型较雄萤大。雌虫能与不同雄虫多次交配，形成一雌多雄的交配格局。胸窗萤生活史存在一年生（以卵越冬，生活史一年）和二年生（以10.67% 越冬幼虫发育形成的，生活史二年），是目前在萤火虫的研究中特殊的一个物种。目前对于萤火虫交配后性选择机制的研究几乎没有，本实验首次利用SSR（微卫星）标记的方法，探索一雌多雄格局下萤火虫配后性选择机制。利用基因组Survey筛选SSR引物中根据利用MISA软件分析出共5154个SSR位点，其中分型出三碱基666个；四碱基69个；五碱基15个，在这些位点中筛选出可用基因序列片段，设计引物，开发出特异性强、多态性好及分辨的引物13对。实验证实多次交配对于雌性产卵量没有显著差异。多次交配对于子代孵化率有显著差异。交配时间对子代父权分配的影响不显著，雄性体重对子代父权分配的影响不显著。在交配次数中，交配两次对父权分配的影响不显著；交配三次对父权分配的影响显著，其中交配第二次与第三次比较父权分配的差异显著，第一次与第三次比较父权分配的差异显著，第三次交配父权所占比例最大为0.6012 ± 0.1013；分析结果表明，交配次数对父权分配影响显著。本实验证明了胸窗萤存在精子竞争行为，有助于我们理解萤科昆虫的交配后性选择及进化，也可以为改进胸窗萤的人工饲养、复育及保护提供基础理论依据。

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