黑塞石蜈蚣属一新种(石蜈蚣目：石蜈蚣科)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(筹)，河北衡水053000)

黑塞石蜈蚣属Hessebius由Verhoeff于1941年建立，但Verhoeff并未指定模式种，该属包括来自土耳其的H.kosswigiVerhoeff, 1941和H.tauricusVerhoeff, 1941，后者被Zapparoli(1999)移入石蜈蚣属Lithobius。Pei等(2010)选择H.kosswigiVerhoeff, 1941作为模式种，并对该属的特征进行了重新描述。目前，全世界黑塞石蜈蚣属已知13种(Bonatoetal.，2016)，中国有7种(Verhoeff，1942；Maetal.，2009，2018；Peietal.，2010；Qiaoetal.，2018，2019)，主要鉴别特征为：触角多为20节，单眼每侧13～15个，颚足基胸板具2+2齿，背板后角无三角形突起，第14和15对步足比其他步足粗，基节腺孔4～7个；雌性生殖肢第1节具 2+2 个生殖棘，第2节背侧末端向后方突起，第3节末端具爪，有时基部具齿。分布范围从蒙古、中国中西部到中亚、乌拉尔南部、俄罗斯西南部、向西至中东和东地中海盆地(Peietal.，2010)。在镜检采自甘肃省的石蜈蚣标本时，发现黑塞石蜈蚣属一新种冰突石蜈蚣Hessebiustranslucidussp. nov.，本文对新种的形态学特征进行了详细描述，主要鉴别特征进行了显微拍照，并基于COⅠ基因开展了分子系统发育分析，以证明该新种的判定和分类地位正确无误。

1 材料与方法

1.1 标本采集、制备与观察

标本采自落叶层或石块下面，保存于75%乙醇中。利用装备了测微尺和Axiocam 512 Color的 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等(2010)的总结。形态测量数据单位为mm。观察标本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扩增和测序分别取保存于95%乙醇中的6头标本(-20 ℃)两侧歩足，使用TIANamp血液/组织/细胞基因组DNA提取试剂盒[天根生化科技(北京)有限公司]提取总DNA。PCR扩增使用引物为LCO1490(5’-GGTCAACAAATCATAAAGATATTGG-3’)和HCO2198(5’-TAAACTTCAGGGTGACCAAAAAATCA-3’)(Folmeretal.，1994)，扩增的COⅠ片段为650 bp，该引物由生工生物工程(上海)股份有限公司合成。

PCR反应体系(25 μL)：2×PCR mix(abm)12.5 μL，LCO1490(10 μmol·L-1)/HCO2198(10 μmol·L-1)各1 μL，DNA模板1 μL，ddH2O 9.5 μL。PCR反应条件为：95 ℃ 3 min；95 ℃ 30 s，44 ℃ 30 s，72 ℃ 1 min，35个循环；72℃ 10 min。

用1%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有限公司双向测序。使用seqman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Lamyctesemarginatus和Anopsobiusneozelanicus为外群，用MEGA7.0中的Muscle (Edgar，2004)进行序列比对，并基于K2P模型进行遗传距离分析。使用ModelFinder(Kalyaanamoorthyetal.，2017)选择最适替代模型；用MrBayes构建Bayesian系统发育树，最适模型为GTR+F+I+G4。所用序列均来源于GenBank(表1)。

表1 本文所用物种基因序列的登录号Table 1 GenBank accession numbers of the gene sequences

1.3 形态术语缩写词

C. 基节(coxa)，F. 腿节(femur)，P. 前腿节(prefemur)，S. 腹板(sternite)，T. 背板(tergite)，Ti. 胫节(tibia)，Tr. 转节(trochanter)，a. 前(anterior)，m. 中(median)，p. 后(posterior)。

2 结果

2.1 冰突石蜈蚣，新种(图版Ⅰ)

模式标本：正模♂，体长24.5，头长2.1，头宽2.4。甘肃省定西市安定区西岩山森林公园(104.612 761°E，35.585 469°N，1 901 m)，2018年8月24日，马惠钦、裴素俭采；副模52♀♀，49♂♂，采集信息同正模。用于分子系统学分析的6个样本均来自副模，所有标本保存于衡水学院多足动物研究所标本室。

词源学：新种种名源自拉丁名“translucidus”，意指雌性生殖肢第2节背侧末端的突起像冰一样透明。

鉴别特征：新种近似于甘肃明突石蜈蚣H.luculentus(Maetal.，2018)，但可以通过下列特征来区别：1)新种雌性生殖肢第2节背侧具有5～7个刺，而后者具有9个较细刺；2)新种雌性生殖肢第3节末端爪腹侧具有明显的较大刺状突起，而后者为小齿状突起；3)新种第10对步足前腿节背侧无中刺，后者具有中刺；4)新种第12、13对步足腿节背侧无前刺，而后者具有前刺。

描述：体长16.8～27.7，头长1.6～2.2，头宽1.6～2.4。

颜色：触角基部各节黄褐色，略带红色。背板淡黄褐色，有的个体略带红色，头板、第15背板颜色稍深。体侧淡灰色。腹面淡黄褐色。颚足末端棕红色，颚足其他部分、基胸板、第15节腹板以及生殖节腹板黄褐色略带红色。第1～13对步足淡黄褐色，第14、15对步足黄褐色，各步足跗节黄褐色。

触角：18～22节，多数为20+20节，少数为19+20节和20+21节，个别为20+22节和 18+20 节。基部长宽近相等，末节长为宽的2.3～3.2倍。刚毛数量由基部向远端逐渐增多，从第5、6节开始，刚毛密度不再改变。

头板：光滑，具有光泽，具细密网纹，额沟明显。头宽略大于头长。头壳侧缘起于单眼群与头板后缘中间，后缘全缘且平直，表面、侧缘及后缘着生稀疏、长短不一的刚毛。

单眼和托氏器：单眼9～14个，近似椭圆形，约为3列排布。单眼半透明状，眼底具黑色素。近背侧单眼较大，近腹侧单眼较小，最后一个单眼最大，托氏器椭圆形到圆形，位于单眼群前下方，比邻近单眼小。

基胸板：近似梯形，齿缘窄，外侧齿比内侧齿稍靠前。两侧向腹侧隆起，中央纵沟明显。前缘具2+2齿，三角形，稍小，基部宽，末端尖。副齿稍粗，位于最外齿外侧肩部腹侧，基部有较弱突起。基胸板中央凹深，呈“V”形。齿缘附近着生长短不一的刚毛，向后数量逐渐减少。

背板和腹板：各背板光滑，具有光泽，具细密网纹。TT1、3、5后缘全缘，TT7、8、10、12、14后缘不连续。各背板侧缘、后缘及其附近着生稀疏、长短不一的刚毛。TT8、10和12后缘微凹，T14后缘前凹。各腹板前宽后窄，近似倒梯形，表面光滑，有光泽。从S1开始，逐渐增大，SS8～12近似相等，SS13～15逐渐减小，表面上着生长短不一的刚毛。

步足：第1～13对步足跗节的分节不太明显，第14、15对步足跗节的分节明显。步足各节表面具长短不一的刚毛，第1～13对步足第一跗节腹侧中部有1列整齐排列的刚毛，第二跗节腹侧中部有 2列排列整齐的刚毛。第14、15对步足比前边步足粗而且长，跗节刚毛数量少于其他步足，跗节腹侧没有整齐排列的刚毛。所有步足跗节末端均具弯向腹侧的爪，第1～14对步足主爪具前后2副爪，前侧稍细较长，后侧稍粗。后副爪与主爪的角度稍大。第15对步足不具副爪。第15对步足第二跗节为跗节总长度的36%～40%，第二跗节长是宽的4.3～4.8倍。步足刺式见表2和表3。

表2 冰突石蜈蚣，新种Hessebius translucidus sp. nov. 雌性个体步足刺式Table 2 Leg plectrotaxy of female Hessebius translucidus sp. nov.

基节腺孔：4～7个，步足腹侧的基节腺孔排列方式多数为5-6-6-6(少见4-6-6-7)。基节腺孔椭圆形、近似圆形，大小相似，排成1列。基节腺孔区凹陷较浅，边缘隆起。

雌性：第15节腹板前宽后窄，近似倒梯形。前后角均圆，后缘中部平直。生殖节腹板长大于宽，角质化程度比较高。腹板后缘在两生殖肢间的中部向前和向背部凹陷，在中央有一小的近似圆锥形突起，角质化程度较高，向背方倾斜，生殖节腹板两侧向背部极度倾斜。生殖节腹板表面着生稀疏、长短不一的刚毛，近后缘及两侧刚毛稍多且长。生殖肢分为 3节，第1节比较宽大，表面密布长短不一的刚毛，且后外侧刚毛长于内侧；内侧着生2+2个圆锥形生殖棘，内侧较小，稍靠前，外侧较大，稍靠后。第2节腹面上着生4～9根刚毛，约成3排；背侧具5～7个刺，末端向后方突起，突起向后延伸形成透明结构，侧面观近三角形。第3节腹面上着生2～3根刚毛，约成1排；末端具爪，爪不分裂，向腹侧弯曲，末端较宽阔，在爪基部腹侧有一刺状突起。

雄性：第15节腹板前宽后窄，近似倒梯形，后缘平直，两后角圆。生殖节腹板稍小于雌性，常较好角质化。生殖节腹板表面密布长短不一刚毛，位于近后缘处的刚毛较长，排列整齐。后缘中部向前和向背部具有浅的凹陷，凹陷的中部无突起。生殖肢短小，仅为2个较小的半球形突起，顶端角质化，其上着生2～6根刚毛。

2.2 分子系统学结果

COⅠ基因保守在系统发育研究中具有重要意义，可以用来推断物种间的亲缘关系。使用MrBayes 3.2.6构建了BI系统发育树(图1)，该系统树包括新种的6个个体、2个黑塞石蜈蚣属物种、19个石蜈蚣科Lithobiidae其他属物种，2种单眼石蜈蚣科Henicopidae物种作为外群。由系统发育树可知，本文新种6个个体集中于一支，位于黑塞石蜈蚣属，支持率为100%，H.prospinosa与本文新种亲缘关系较近。新种与石蜈蚣科其他种汇为一支，分类地位明确。

本文新种不同个体间的遗传距离为0～2.2%，小于10%，因此认为是同一种。与Hessebiusprospinosas的平均遗传距离为10%，与Hessebiusruoergaiensis的平均遗传距离为15.6%，可认为是不同种。新种与Hessebiusprospinosas的遗传距离最小(10%)，而Lithobiusvariegatusrubriceps与Lamyctesemarginatus的遗传距离最大(29.4%)，石蜈蚣科内不同种与外群的遗传距离为20.3%～29.4%(附录)。

3 讨论

系统发育分析结果表明冰突石蜈蚣与H.prospinosa的遗传距离为10%，亲缘关系较近；形态学研究发现该种与明突石蜈蚣、H.prospinosa形态上相似，但均有4条不同的特征，结合形态学及分子系统学分析结果，冰突石蜈蚣为黑塞石蜈蚣属一新种，分类地位明确。石蜈蚣目所含属种内遗传距离一般小于10%，种间遗传距离大于10%(Qiaoetal.，2018)。同一属内形态相似物种，基因也有高度的相似性，在系统发育树中会聚在一起(St Clair & Visick，2013)。