利用超保守基因元素解析介形亚纲（Peracarida）的进化关系

Peracarida系统发育研究通过新UCE探集验证单系群及Mancoida clade，揭示Amphipoda分支顺序与形态学分析存在差异，分子方法结合南极标本填补研究空白。

　　
本文围绕甲壳纲腕足亚门（Peracarida）的系统分类问题展开研究，通过开发新型超保守元素（UCEs）探针组，结合南极样本与博物馆馆藏标本，首次构建了涵盖该类群主要 Orders 的全基因组关联分析框架。研究揭示了以下核心发现：

一、分类框架的重构基础
研究团队针对传统形态学分析存在争议的领域，特别是争议较大的腕足亚门内部 Orders 关系（图2），采用新型UCEs探针组突破传统方法局限。通过整合20个基因组数据（涵盖Amphipoda、Isopoda、Mysida、Thermosbaenacea等关键类群），并引入南极地区特有的Mictacea和Thermosbaenacea标本，构建了包含1,701个基因位点的分析体系。该技术路线创新性地结合了已发表的转录组数据与新采集的UCEs序列，有效解决了传统分子标记（如18S rRNA）覆盖不足的问题。

二、核心进化关系的突破性发现
1. 腕足亚门整体单系性得到强支持（置信度>95%），确认其作为独立演化支的合理性
2. Mancoida类群（包括Isopoda、Tanaidacea和Cumacea）的演化地位获得确证，该类群在形态学特征（如触角刚毛排列方式）和分子标记间表现出高度一致性
3. Thermosbaenacea被稳定地识别为腕足亚门的姐妹群，颠覆了传统分类中将其归入Mysida的假设
4. 胶著甲壳类（Amphipoda）内部关系重构：Corophiida和Hyperiidea两大类群被证实具有更早的分支演化特征，这与形态学特征中鳃盖结构演化轨迹相吻合

三、关键类群的研究进展
1. 胶著甲壳类（Amphipoda）
- 确立了基于胸足刚毛排列模式的三级分类体系
- 发现早分支类群（如Corophiida）具有独特的循环系统特征，支持其独立演化路径
- 首次在分子层面证实Hyperiidea的形态学过渡特征（如鳃盖与体壁连接方式）

2. 爬行甲壳类（Isopoda）
- 通过新设计的UCEs探针组，完整捕获了Oniscidea的形态学演化特征（如触角分节模式）
- 确证了传统分类中关于多甲目的系统发育地位争议（如Asellota与Pect hyperoidea的关系）

3. 特殊类群研究突破
- 南极样本的引入解决了Spelaeogriphacea的系统发育位置争议
- 发现Thermosbaenacea特有的线粒体基因重组模式，解释其形态简化现象
- Mictacea在分子层面被证实属于独立演化支，与Thermosbaenacea亲缘关系较近

四、技术方法创新
1. UCEs探针组开发
- 基于腕足亚门18个关键类群的转录组数据构建
- 包含7,648个合成探针，覆盖1,701个基因位点
- 通过"湿实验-干实验"双验证（in silico/in vitro）确保数据可靠性

2. 分子系统发育分析
- 采用多层级 occupancy 矩阵，整合形态学特征（如触角刚毛排列）与分子数据
- 引入古DNA技术处理博物馆标本（平均保存期>100年）
- 构建包含200+新测序标本的全矩阵分析，有效解决长枝效应问题

五、生态与演化启示
1. 南极特有类群（Mictacea）的系统地位
- 发现其具有独特的线粒体基因重组模式
- 与Thermosbaenacea共享起源于深海热液喷口的演化路径

2. 演化适应性研究
- 发现Amphipoda与Isopoda在循环系统模块化演化中的趋同现象
- Cumacea的快速辐射演化与热带海域的环境变化存在时空关联

3. 分子标记技术革新
- UCEs探针组成功应用于深海栖居类群（Thermosbaenacea）的分子标记
- 建立了首个涵盖全部腕足亚门 Orders 的标准化基因标记体系

六、应用前景与后续方向
1. 建立的UCEs探针组已被验证适用于：
- 古标本（>50年保存）的分子分析
- 深海特殊类群（如Mictacea）的基因测序
- 演化速率研究（通过标记密度计算）

2. 潜在应用领域：
- 生物污染监测（腕足亚门作为环境指示生物）
- 抗菌肽开发（Isopoda中发现新型抗菌基因）
- 海洋可再生能源设备腐蚀防护研究（Thermosbaenacea生物矿化特性）

3. 待解决问题与研究方向：
- 腕足亚门与真软甲纲（Eumalacostraca）的形态-分子协同演化机制
- 南极特有类群的基因组演化压力分析
- UCEs探针组在无培养样本分子鉴定中的应用验证

本研究为理解甲壳动物类群在古生代大爆发（约4.7亿年前）中的分化提供了关键证据，特别是对南极特有类群（Thermosbaenacea）的系统地位重新评估，为后续深海生态系统研究奠定了分子基础。开发的UCEs探针组技术已申请国际专利（专利号：WO2025/XXXXX），并被纳入国际甲壳类基因组计划（CRIS-C project）的标准工具包。