褐马鸡保护遗传学研究

论文摘要

褐马鸡（Crossoptilon mantchuricum）是中国特有的珍稀濒危雉类,现仅分布于山西吕梁山脉和河北小五台及其附近地区。由于栖息地的片断化和丧失,种群分布范围狭小,已被列为国家一级重点保护动物,IUCN、中国物种红色名录均将其定为易危种,并被载入CITES附录I。本文利用两种不同遗传模式的分子标记——线粒体DNA控制区（mtDNA D-loop ）和核DNA微卫星（short tandem repeats, STRs ）,进行了褐马鸡的保护遗传学研究。期望本文的研究结果,能为制定这一珍稀濒危雉类的保护策略提供科学依据。主要研究结果如下:1.野生种群（n=43）在长713bp的mtDNA片断中,共检测到18个变异位点,定义了14个单倍型。单倍型多样性（h）与核苷酸多样性（π）分别为0.833、0.00378,与其它雉科鸟类相比,遗传多样性则明显处于较低水平。在3个地方种群中,小五台山种群两个多样性指数均最低,芦芽山种群和庞泉沟种群多样性指数相仿。较高的序列同源性和较低的线粒体DNA核苷酸多样性,提示历史上褐马鸡雌性的有效种群比较小。圈养种群（n=20）在长713bp的DNA片断中,仅检测到7个变异位点,表现出了极低的遗传多样性,单倍型多样性（h）与核苷酸多样性（π）分别为0.611、0.00369。根据检测到的变异位点定义了3个单倍型,表明圈养种群中存在3个母系。然而,这3个单倍型的基因频率存在着显著的差异,表明该种群等位基因频率发生了显著的偏斜,3个母系对后代的遗传贡献率存在着显著的差异。2.线粒体控制区序列分析结果表明,小五台山种群与芦芽山种群、庞泉沟山种群之间已经产生了显著的遗传分化（小五台山和芦芽山之间Fst=0.13008,p<0.001;小五台山和庞泉沟山之间Fst=0.40979,p<0.001）,提示小五台山种群在母系遗传上,与另外两个种群已经发生了隔离。芦芽山和庞泉沟山种群之间没有显著的遗传分化（Fst=-0.01003,p=0.46847）,表明这两个种群之间,历史上曾存在广泛的雌性基因流。基于邻接法（NJ）和简约法（MP）构建的系统发生树以及最简约网络跨度图,都支持褐马鸡线粒体单倍型分化成Clade I and Clade II两个进化枝。但种群间线粒体单倍型在系统发生上,尚未形成互为独立的单系群。3. 28对跨物种微卫星引物对褐马鸡样品的扩增率为46.4%。本文最终筛选获得的6对多态性微卫星位点,其多态信息含量（polymorphic information content, PIC）值最低为0.635,平均为0.736,远大于0.5的高多态性临界值。6个微卫星位点在褐马鸡野生种群中（n=43）,共检测到44个等位基因。其中共享等位基因39个,特有等位基因5个。平均每个位点等位基因数为7.33个,平均有效等位基因数为4.54个,平均期望杂合度为0.773,遗传多样性处于较高水平。这与用线粒体控制区所检测到的结果截然不同。线粒体DNA遗传多样性较低而核DNA遗传多样性较高的遗传模式表明,历史上褐马鸡雌性的有效种群比较小,该物种可能是一个进化历史比较短的的物种。在圈养种群中（n=20）,检测到28个等位基因。平均每个位点等位基因数为4.57个,平均有效等位基因数为2.76个,平均杂合度为0.39,均低于野生种群。圈养种群平均近交系数达到17.3%,已经表现出小种群中普遍存在的遗传衰变。4.分子变异分析（AMOVA）表明,小五台山种群与庞泉沟种群之间发生了显著的遗传分化,而与芦芽山种群遗传分化不明显。此结果与用线粒体控制区标记所获得的结果略有差异。综合线粒体控制区与核内微卫星的检测结果,褐马鸡野生种群在遗传结构上可分为2个不同的类群:（1）河北小五台山种群（2）芦芽山和庞泉沟所属的山西吕梁种群。建议将褐马鸡划分为2个管理单元（MU） :（1）河北小五台山单元; （2）山西吕梁山单元。目前的圈养种群,由于建群时的奠基者数量过少,加上繁殖过程中谱系不清,缺乏科学的遗传管理,已经表现出了小种群普遍存在的遗传问题。为使该圈养种群能够长期有效地维持其遗传多样性,建议优化更新圈养种群的血缘,同时尽快建立谱系,加强繁殖过程中的遗传管理。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 引言
• 1 文献综述
• 1.1 鸟类保护遗传学研究技术与进展
• 1.1.1 前言
• 1.1.2 鸟类保护遗传学的分子标记技术
• 1.1.3 分子标记技术在鸟类保护遗传学中的应用
• 1.1.4 我国鸟类保护遗传学研究概况
• 1.1.5 结语与展望
• 1.2 褐马鸡研究进展综述
• 1.2.1 前言
• 1.2.2 褐马鸡的普通生物学特征
• 1.2.3 褐马鸡的栖息地与种群分布
• 1.2.4 褐马鸡的保护
• 1.2.5 褐马鸡研究概况
• 2 研究正文
• 2.1 褐马鸡线粒体DNA 控制区序列变异分析
• 2.1.1 前言
• 2.1.2 材料与方法
• 2.1.3 结果
• 2.1.4 讨论
• 2.2 基于微卫星的褐马鸡遗传多样性研究
• 2.2.1 前言
• 2.2.2 材料与方法
• 2.2.3 结果
• 2.2.4 讨论
• 结论
• 参考文献
• 后记（含致谢）
• 攻读学位期间取得的科研成果清单