现生蛙科动物部分物种的分子系统发育研究

论文摘要

蛙科动物是世界上物种最丰富的两栖类群之一，目前包括约700多个物种。蛙科动物中存在大量的同型性现象，这种形态上的保守给传统的分类学带来了很大困难。除了南美洲南部以及澳洲的大部分地区，蛙科动物几乎是全世界分布的，这种广布性使蛙科动物易成为研究生物地理的良好的模式生物。本论文以核基因和线粒体基因片段为分子标记，从不同的分类阶元，对现生蛙科动物部分物种的系统发育关系进行了研究，对现有的分类系统提出了一些修订意见，同时探讨了相关的生物地理学问题。本研究的内容主要包括以下三个方面：1．运用两段核基因和线粒体数据探讨了中国蛙科动物的系统发育关系。现有核基因的数据结果支持目前中国蛙科物种两个亚科的划分，即蛙亚科和叉舌蛙亚科。费等（1990）建议的浮蛙亚科应该作为一个属放入叉舌蛙亚科；同时杨等（1989）建议的湍蛙亚科也应该以一个属放入蛙亚科。通过我们得到的分子系统发育关系与前人工作的比较研究表明，对中国蛙科物种种上水平的划分需要在增加其它基因片段的同时，增加样本数量，以期得到一个让人信服的分类系统。2．以本研究所得到的蛙亚科物种序列为基础，结合来自Genbank上已经发表的其它蛙亚科物种序列，运用两段核基因和两段线粒体数据对蛙亚科物种的系统发育关系进行了研究。研究表明目前的联合数据集（mt+nu）支持蛙亚科的单系（Dubois，2005），由两个族tribes组成（Stauroini和Ranini）。同时我们的结果不排斥蛙亚科内三个属的划分（Staurois，蛙属Rana，和湍蛙属Amolops）。拟湍蛙属Pseudoamolops的分类地位不被支持。值得注意的是目前的湍蛙属物种Amolops sensu lato（Dubois，1992）恢复成并系，由两个大的亚枝组成。尽管支持率较低，蛙属的单系性仍然能够得到支持。建立在目前的系统发育关系上，我们建议了一些新的分类改变。由于蛙亚科物种的广泛分布，最后我们仅仅在Ranini族里建议了十一个支系。我们认为一个合理的分类系统必须等待更多的物种样本被研究以后才能最终确定。另外，我们的研究表明蝌蚪腹吸盘的出现在蛙亚科不同的支系中是多次独立进化的事件，是受到相似的选择压力作用的结果，因此物种的适应性器官在作为分类的重要指标时要特别的小心谨慎。最后，本研究利用不依赖于分子钟假设的分子分歧年代测定方法，计算了蛙亚科物种部分支系的进化时间，结合我们构建的系统发育树的拓扑结构支持亚洲蛙亚科物种可能受印度次大陆与欧亚大陆撞击的影响发生了快速辐射事件。一个可能的从东、南亚开始扩散到欧亚大陆，两次独立进入美洲的扩散被支持。3．以本研究所得到的两段线粒体数据为基础，结合已经发表的东亚的林蛙群物种（多数为日本的林蛙物种）序列，探讨了东亚林蛙群的系统发育关系以及相关的生物地理问题。数据结果支持包括梭德氏蛙在内的所谓林蛙群的单系性，但支持率不高。另外东亚核型2n=24的林蛙群是一个单系，由秦岭群体和东北亚群体组成。建立在目前的系统发育基础上，我们建议将东北地区的原“中国林蛙”群体划分为东北林蛙。秦岭群体需要在更多的样本居群的基础上做进一步的研究。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第1章 绪论
• 1.蛙科动物研究概况
• 1.1 世界范围内蛙科Ranidae分类的研究历史简介
• 1.2 中国蛙科物种的分类研究简介
• 1.3 蛙科物种为生物地理研究提供了非常好的材料
• 2.分子系统发育研究简介
• 2.1 线粒体和核基因在蛙类系统发育重建中的运用
• 2.2 系统发育学研究常用的构建基因树的方法
• 3.本研究的目的和意义
• 第2章 中国蛙科动物的分子系统发育研究
• 1.前言
• 2.材料和方法
• 2.1 样本
• 2.2 DNA提取,扩增,和测序
• 2.3 数据分析
• 3.结果
• 3.1 序列信息特征
• 3.2 建立在核基因片段基础上的系统发育推断
• 3.3 建立在线粒体基因片段上的系统发育推断
• 4.讨论
• 4.1 核基因数据与线粒体数据的比较
• 4.2 建立在核基因数据基础上的系统发育关系
• 第3章 蛙亚科Raninae（Anura:Ranidae）的分子系统发育学研究
• 1.前言
• 2.材料和方法
• 2.1 样本
• 2.2 DNA提取,扩增,和测序
• 2.3 数据分析
• 3.结果
• 3.1 序列信息特征
• 3.2 蛙亚科的系统发育推断
• 3.3 时间估计
• 4.讨论
• 4.1 蛙亚科的系统发育以及分类暗示
• 4.2 湍流适应以及蛙亚科内物种蝌蚪的腹吸盘的进化
• 4.3 生物地理暗示
• 第4章 东亚林蛙群系统发育关系的研究
• 1.研究背景
• 2.材料和方法
• 2.1 样本
• 2.2 DNA提取,扩增,和测序
• 2.3 数据分析
• 3.结果
• 3.1 序列特征
• 3.2 系统发育推断
• 4.讨论
• 4.1 东亚染色体2n=24的林蛙群的单系性及其内部的系统进化
• 4.2 昆嵛林蛙的系统位置
• 4.3 分类推断
• 4.4 林蛀群在东亚的生物地理模式
• 展望
• 1 中国两栖动物分子系统学研究前景
• 2 核基因数据与线粒体基因的联合分析
• 参考文献
• 附录 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢