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黑腹果蝇种组(melanogaster species group)隶属于果蝇属(Drosophila genus)、水果蝇亚属(Sophophora subgenus)，至少包括180余种，按形态特征归为12个种亚组。到目前为止，已经有很多基于形态学，生物地理学和分子生物学的研究，对黑腹果蝇种组的系统关系进行了广泛的探讨，但是由于缺少足够多的种的系统发育信息，它的分类和系统发生关系仍然存在很多争议。
通过直接测序的方法，测定了黑腹果蝇种组20个种的DOX-A2基因序列和23个种的DSK基因序列，分子进化分析结果表明这两个基因的编码区段高度保守，明显表现出受到纯化选择的痕迹，其超高的Ks/Ka比值及GCIII含量都充分显示如此。而DOX-A2基因的内含子区存在明显的插入和缺失，也包含有丰富的进化信息。
以拟暗果蝇(Drosophila pseudoobscura)为外群，基于DOX-A2基因和DSK基因的序列，以及两个基因的联合序列，运用邻接法、最大似然法和贝叶斯法三种方法重建了melanogaster种组的系统进化树，对其系统发育关系进行了分析，并利用bootstrap对分析结果进行了置信度检验。研究结果表明黑腹果蝇种组明显的聚集为三大系谱：
(1)ananassae亚种组；(2)montium亚种组(3)melanogaster亚种组和所谓的东亚亚种组suzukii，elegans，ficusphila，eugracilis和takahashii组成独立的第三枝。关于melanogaster亚种组和东亚亚种组之间的进化关系，几种树的拓扑结构有所差异。另外melanogaster复合种中，D.simulans和D.sechellia亲缘关系最近。