下一代测序（NGS）技术的快速发展促进了生命之树推断中的系统发育研究。目前，通用单拷贝直系同源基因（USCOs）、超保守元件（UCEs）以及线粒体基因组（mitogenomes）经常被用作系统发育基因组学中的不同分子标记。然而，不同类型的基因组数据可能造成拓扑结构的冲突，尤其是在系统发育树的深层节点表现尤为显著。如何确定导致拓扑结构不稳定的关键因素，以及减少系统误差对系统发育推断的影响，仍是当前亟待解决的重要科学问题。

脉翅总目（Neuropterida）是完全变态类昆虫（Holometabola）的重要类群之一，具有适度的物种多样性（全球现存物种约6600种），进化历史古老，且具有显著的形态与生物学习性差异。基于多重证据（形态学和多种分子数据），广翅目和脉翅目之间的姐妹群关系已被广泛证实。然而，脉翅目内部一些科之间的系统发育关系仍存在争议。这一问题阻碍了对脉翅总目分歧时间的准确估算，并进一步影响了对该类群多维度进化的深入研究。

2025年5月14日，河北农业大学植物保护学院王玉玉教授团队在国际昆虫学权威期刊《Systematic Entomology》（中科院一区Top）发表文章，题为“Inconsistent performance of multi-type genomic data in phylogenomics of neuropteridan insects, with solutions toward conflicting results”。河北农业大学植物保护学院博士研究生张茹悦为该论文第一作者；中国农业大学杨定教授，中国科学院动物研究所刘星月教授和河北农业大学王玉玉教授为共同通讯作者。该研究为解决上述科学难题提供了新的研究思路和方法学参考。

研究以脉翅总目的高阶元系统发育为案例，旨在：（1）评估USCO、UCE和线粒体基因组三种数据在重建高级阶元系统发育中的差异；（2）系统地比较多种过滤策略和方法（串联法和多物种溯祖法）对于系统发育重建的影响；（3）比较不同数据类型与不同化石校准方案（深层节点、浅层节点和两者结合）在分歧时间估算中的影响。

研究采用PLWS全基因组测序分析流程，对脉翅总目42个代表性物种（涵盖除刺鳞蛉科Rhachiberothidae外所有目级和科级分类阶元）进行测序分析（图1）。所有样本测序覆盖度均达到32.80X以上，以保证数据的质量。提取出单拷贝直系同源基因和超保守元件，并组装线粒体基因组。

42个新测的脉翅总目昆虫（a）BUSCO基因组完整性评估和（b）基因组大小

对全部USCOs（2117*6）使用相同的命令及参数重复进行六次系统发育重建，发现平均自举支持值（ABS）在不同重复间存在显著差异，差异范围从0至18.5（图2A）。六次重复获得的多物种溯祖（Astral）树在拓扑结构上呈现不一致（图2B）。具体而言，前五次重复均支持草蛉科（Chrysopidae）作为蚁蛉总科（Myrmeleontoidea）的姐妹群，但第六次重复则支持褐蛉科（Hemerobiidae）与蚁蛉总科构成姐妹群关系。ABS在之前很多研究中被作为基因过滤中的一个重要标准，但在本研究不同重复之间显示出较大差异，不能单一的用作系统发育基因筛选标准，建议在后续研究中结合其他稳定性指标进行综合评估，以提高系统发育重建的可靠性。

六次重复分析的平均自举支持值变异比较

基于5种不同的过滤策略（图3）和不同建树方法，经过系统发育结果评价和拓扑结构检测，分别得到了USCO、UCE和线粒体基因组较为可信的系统发育树。通过比较三个组学水平数据集的系统发育结果，我们发现脉翅总目的大部分系统发育关系都得到了较高的支持。然而，溪蛉总科内部的系统发育关系以及一些科（如褐蛉科、草蛉科等）的系统发育地位仍然存在冲突（图4）。经过拓扑结构检测结合生物学习性以及关键形态特征，发现基于多重过滤策略的USCO氨基酸矩阵在位点异质性模型（LG + PMSF (C20)）下得到的拓扑结构是最稳健的。

五种过滤策略和相应的数据矩阵（策略I-V）

基于USCO、UCE和线粒体基因组的脉翅总目系统发育拓扑结构比较

基于USCO、UCE和线粒体基因组数据，我们分别采用三种化石校准方案进行分歧时间估算（图5）。结果显示，无论数据类型如何，校准方案2（以深层节点化石校准为主）和校准方案3（同时包含深层和浅层节点化石校准）之间的估计时间差异不大。然而，校准方案1（以浅层节点化石校准为主）下的估算结果较其余两个校准方案年轻。推测通过在系统发育根部附近的深层节点进行化石校准，可以促进进化时间尺度的准确估计。最终估算，脉翅总目起源于石炭纪早期，大约358.61百万年，进化历史悠久（图6）。

基于USCO、UCE和线粒体基因组数据，采用3种化石校准方案的分歧时间比较

脉翅总目昆虫分歧时间

本研究首次系统比较了USCOs、UCE和线粒体基因组三种分子标记在脉翅总目系统发育重建中的表现差异；发现ABS值在不同重复之间差异较大，不能单一的用作系统发育基因筛选标准；通过多重过滤策略，证实了基于USCO的氨基酸矩阵在位点异质性模型（LG + PMSF (C20)）下重建的系统发育树拓扑结构最稳健；发现深层节点化石校准对准确估算分歧时间十分关键。这些发现强调了在系统发育基因组学研究中采用多种分析策略和不同数据类型以优化系统发生推断和减少潜在系统误差的重要性，对理解完全变态类昆虫的适应性辐射机制具有重要意义。如何整合多组学数据和新型计算分析方法以应对系统发育重建中的挑战，将成为该领域未来研究的重要突破口。特别是开发能够同时处理基因组异质性和系统发育冲突的新型算法，以及建立更精确的化石校准评估体系，将是未来研究的重点攻关目标。