石蜈蚣属1新种(石蜈蚣目：石蜈蚣科)记述及分子系统学分析

卢艳敏，裴素俭，刘海鹏，马惠钦

(1. 衡水学院 生命科学学院，多足动物研究所，河北 衡水 053000；2. 河北省湿地生态与保护重点实验室，河北 衡水 053000)

伊森石蜈蚣亚属Ezembius由美国学者Chamberlin[1]在1919年提出，他认为其是石蜈蚣科Lithobiidae石蜈蚣属Lithobius的一个亚属.伊森石蜈蚣亚属目前已描述约60种/亚种，大部分来自亚洲.该亚属栖息范围很广，从北极和亚北极到北极热带和亚热带森林，到中亚大草原和过度放牧的石质地区，再到喜马拉雅山地森林，从海岸到5 500 m高山 (喜马拉雅)均有分布[2].伊森石蜈蚣亚属的主要特征是：触角20节左右，单眼通常5～21个，基胸板齿通常为2+2，副齿一般刚毛状，有时粗壮.所有背板后角无三角形突起，第1～13对步足的跗节分为2节.雌性生殖肢有(2+2)～(3+3)(很少有4+4)生殖棘，第Ⅲ节末端爪简单，2分或3分[2].目前，中国已经描述25种[3-11].本研究首次在宁夏发现伊森石蜈蚣亚属1新种，拟通过形态描述以及系统发育学分析确定其分类地位，旨在为石蜈蚣目的系统研究补充数据.

1 材料与方法

1.1 标本采集、制备与观察

标本采自于落叶层或石块下面，采用镊子夹取法采集.在野外采集到的标本放在50%(体积分数，下同)的乙醇中浸泡，回到驻地后更换为75%的乙醇，最后在实验室再更换1次75%的乙醇长期保存，用于提取DNA的标本保存于95%的乙醇中(-20 ℃).利用Zeiss SteREO Discovery.V20体视显微镜进行观察和拍照.颜色描述以75%乙醇浸泡的标本为准，体长是指头板前缘到最后背板后缘的距离.本文使用的解剖学术语依据Bonato[12]总结.形态测量数据单位为mm.所有标本均保存于衡水学院生命科学学院多足动物研究所.

1.2 分子系统学分析

1.2.1 DNA的提取、PCR扩增和测序

取石蜈蚣标本两侧步足，使用TIANamp血液/组织/细胞基因组DNA提取试剂盒(天根生化科技有限公司)提取总DNA，扩增COI部分片段(689 bp).PCR扩增使用引物为LCO1490和HCO2198[13](由上海生工生物工程技术服务有限公司合成).

PCR反应体系为2×PCR mix (abm) 12.5 μL，LCO 1490(10 μmol/L)/HCO 2198(10 μmol/L)各1 μL，DNA模板1 μL，ddH2O 9.5 μL.PCR反应条件：95 ℃预变性3 min；95 ℃变性 30 s，44 ℃退火30 s，72 ℃延伸1 min，35个循环；72 ℃延伸10 min.

用10 g/L琼脂糖凝胶电泳检测PCR产物.将条带清晰的PCR产物送北京六合华大基因科技股份有限公司进行双向测序.使用seqman软件对双向测序结果进行拼接，然后以Fasta格式输出.

1.2.2 分子系统学分析

以单眼石蜈蚣科Henicopidae中2种(Lamyctesemarginatus和Anopsobiusneozelanicus)作为外群，用MEGA7.0中的Muscle进行序列比对[14]，并基于K2P模型进行遗传距离分析.使用ModelFinder[15]选择最适替代模型；用MrBayes3.2.6构建Bayesian系统发育树[16]，替代模型为GTR+F+I+G4.分子系统学分析所用序列均来源于GenBank(表1).

表1 所用物种基因序列的GenBank登录号Tab.1 GenBank accession numbers of the sequence

续表1Continued Tab.1

2 结果

2.1 贺兰石蜈蚣，新种 Lithobius (Ezembius) helanensis sp.nov.(图1-2)

模式标本：正模♀，体长29.5，头长2.6，头宽2.8；宁夏石嘴山(106°23′26″ E，39°59′23″ N)，海拔1 122 m，2018-08-08，马惠钦采；副模119 ♀♀，98♂♂，马惠钦、裴素俭采，其他采集信息同正模.

词源学：新种以采集地贺兰山区命名.

鉴别特征：新种Lithobius(Ezembius)helanensissp. nov.与东北石蜈蚣Lithobius(Ezembius)mandschreiensis[17]相似，但可通过以下特征与后者区别：1)头部每侧单眼大小不一，近背侧和后侧单眼较大，近腹侧和前侧单眼较小，最后1个单眼最大，靠近托氏器单眼较小，托氏器与邻近单眼近似等大，而后者单眼等大，托氏器与多数单眼等大；2)第14、15步足背侧刺式均为10322，而后者分别为10311与10310；3)第15步足具后副爪，而后者无副爪.

描述：体长17.6～29.8；头长2.24～2.61；头宽2.28～2.84.

颜色：触角基部呈栗褐色，端部3～6节由栗褐色渐变为黄褐色.头板深褐色，背板比头板颜色较浅，褐色到黄褐色.腹板黄褐色略带白色.身体两侧灰白色.颚足黄褐色，末端深褐色；第1～13对步足，基本同腹板，第14～15对步足黄褐色.

触角：触角19～28节，多数为21+21，触角第1节基部长宽近似相等，其余各节为长大于宽，末节长明显大于宽的2.1～4.1倍.触角基部刚毛稀疏，从基部向末端渐增密，至第6节刚毛密度不再增加，且触角刚毛内侧较外侧稠密.

头板：头宽略大于头长，头板向背侧隆起，表面有致密网纹和微凹.额沟明显.头壳侧缘起于单眼群到头板后缘中间偏前的位置.头板后缘全缘，比侧缘宽，明显变厚，中间向前微凹.后缘光滑无刚毛，侧缘和头板表面着生长短不一的稀疏刚毛.

单眼和托氏器：单眼每侧9～16个，多数12～14个，多数为4列排布，少数为3列排布，极少数为5列排布.单眼椭圆形到圆形，半透明状，大小不一，眼底具有黑色素.近背侧和后侧单眼较大，近腹侧和前侧单眼较小，最后1个单眼最大.托氏器圆形，位于单眼群前端腹侧，与邻近单眼基本等大，比最大的单眼小.

基胸板：颚足基胸板近似梯形，齿缘较窄，两侧向腹侧隆起，中央沟明显，呈V型，具有致密网纹，表面粗糙有小凹陷.基胸板前缘具三角形齿，末端稍尖，齿式多数为2+2，少数为2+3，极少数为3+3，个别为4+5、3+4.副齿位于最外齿外侧肩部腹侧，基部粗壮，端部尖细，基部基本无突起.齿缘附近着生长短不一的稀疏刚毛，副齿外侧刚毛较长较密，刚毛数量向后方逐渐减少.

背板(T)和腹板(S)：各背板稍向背侧隆起，表面光滑无皱缩，有致密网纹.侧缘完整，T1后缘连续且中部明显变宽，TT1、3、5后缘向前微前凹；TT8、10、12、14、15背板后缘前凹，其他后缘平滑.背板后角无突起.各背板前缘和侧缘着生长短不一的稀疏刚毛；TT1～10后缘无刚毛，TT11～15后缘具有较长刚毛.各腹板前宽后窄，形似倒梯形，表面光滑有微凹，具有致密网纹，表面着生稀疏刚毛，SS1～14前端刚毛数量较多，S15刚毛分布均匀；SS1～12接近两后角处各有1条斜向后外侧的凹陷，左右两侧几乎对称，呈“八”字形.各腹板前后两角常具2～9根刚毛.

a.雌性背面观；b.头板背面观；c.眼及托氏器(To)侧面观；d-j.颚足基胸板腹面观.图1 贺兰石蜈蚣，新种整体外形及头部特征Fig.1 Lithobius (Ezembius) helanensis sp.nov.，habitus and head characteristic

步足：步足发达，第1～13对步足跗节分节不明显，第14、15对步足跗节明显分为2部分.第1～15对步足各节表面具有稀疏的长短不一的刚毛，第1～13对步足跗节表面的刚毛比其他各节稍密，分布均匀，且刚毛较粗长，跗节腹面有1列排列整齐的刚毛；第14、15对步足跗节刚毛比其他各步足稀疏，无较粗刚毛，腹面无刚毛；第14、15对步足比前面的步足较粗长；所有步足跗节末端均具有弯向腹侧的爪，第1～14对步足具有2个副爪，前副爪短细，与主爪形成的角度较小，后副爪粗长，与主爪形成的角度稍大；第15对步足仅具后副爪.第15对步足第2跗节是第1跗节长度的62.19%～76.3%，第2跗节长为宽的5.04～6.24倍.步足刺式见表2～3.

基节腺孔：6～10个，多数为7或8个，排列成1列，大小不一，形状不规则，多数近似椭圆形，少数近似圆形.基节腺孔区域凹陷，外侧边缘隆起，隆起表面上雌性散乱分布12～19根长刚毛，雄性分布7～15根较长刚毛.

表2 贺兰石蜈蚣，新种雌性个体步足刺式Tab.2 Leg plectrotaxy of female Lithobius (Ezembius) helanensis sp.nov.

雌性特征：第15节腹板2后角均钝圆，后缘中部平直.生殖节腹板宽大于长，两侧向背部倾斜，后缘在2生殖肢间向前和背部倾斜，中央有1小的长条状轻微角质化突起.第15节腹板表面着生较多长短不一的刚毛，近前缘处刚毛少于后缘部分.雌性生殖肢分为3节，第1节较宽大，表面密生刚毛，内侧着生2～3个较小的圆锥形生殖棘，多数为3+3个，少数为2+3个，最内侧的较小，稍靠前.第2节背面具7～14个较短刺，排成2列；腹面着生7～16根长短不一的刚毛，外缘刚毛较内侧粗长，分散排布.第3节背侧基部具有2～3个短刺；腹侧着生4～8根长短不一的刚毛，基部内侧具有1～2根短刺，外侧有1～2根较长刚毛.末端具爪，爪尖向内侧弯曲，简单且较宽阔.

表3 贺兰石蜈蚣，新种雄性个体步足刺式Tab.3 Leg plectrotaxy of male Lithobius (Ezembius) helanensis sp.nov.

表中带括号的刺表示有的标本无此刺.

雄性特征：第15节腹板前宽后窄，近倒梯形.后缘弧形，腹板表面着生着稀疏长短不一的刚毛，边缘处刚毛较长且排列较整齐.雄性生殖肢短小、简单，仅为2个很小的半球形突起，末端轻微角质化，生殖肢顶端着生着0～2根刚毛(图2).

主要形态学特征区别见检索表.

a.雌性末节及生殖肢腹面观；b.雌性生殖肢背外侧观；c.雌性生殖肢末端爪腹侧观；d.雄性末节及生殖肢腹面观.图2 贺兰石蜈蚣，新种生殖肢Fig.2 Lithobius (Ezembius) helanensis sp.nov., gonopod

中国伊森石蜈蚣亚属种检索表

2.2 分子系统学结果

COⅠ基因具有高度保守性，在系统发育研究中常作为确定物种进化地位的重要依据，可以用来推断物种间的亲缘关系.使用MrBayes 3.2.6将测序所得新种2个个体的COⅠ序列与2种伊森石蜈蚣亚属物种、21种石蜈蚣科其他属物种、2种单眼石蜈蚣科物种的COⅠ序列，构建了BI系统发育树(图3)，其中2种单眼石蜈蚣科物种Lamyctesemarginatus和Anopsobiusneozelanicus作为外群.由系统发育树可知，本文新种2个个体集中于1支，位于伊森石蜈蚣亚属.新种与石蜈蚣科其他种汇为1支，同属于石蜈蚣科Lithobiidae，分类地位明确.

图3 基于石蜈蚣目COⅠ基因序列构建的贝叶斯系统发育树Fig.3 Bayesian tree for the some Lithobiomorpha species based on COⅠsequences

新种不同个体之间的遗传距离为0.3%，与L.(E.)giganteus和L.(E.)maqinensis的平均遗传距离为22%.L.borealis与L.melanops的遗传距离最小(13.6%)，L.(M.)crassipes与L.emarginatus的遗传距离最大(30%)，石蜈蚣科不同种与外群的遗传距离为22.4%～30%.

3 讨论

形态学研究发现该种与东北石蜈蚣L.(E.)mandschreiensis相似，但有明显不同的特征可以将两者区分；系统发育分析结果表明，新种不同个体之间的遗传距离为0.3%，与L.(E.)giganteus和L.(E.)maqinensis的遗传距离均为22%，属内种间遗传距离与种内遗传距离的差异较大，可以认为是不同的种[18].目前伊森石蜈蚣亚属仅2个物种具有相关分子数据，而东北石蜈蚣L.(E.)mandschreiensis的相关分子数据尚未见报道.结合形态学比较及分子系统学分析结果，贺兰石蜈蚣为伊森石蜈蚣亚属1新种，分类地位明确.