基于12S rRNA基因的鸻形目20种鸟类基因序列变异分析及其系统发育研究

论文摘要

鸻形目(Charadriiformes)鸟类是湿地的重要组成成分,具有十分重要的生态意义。关于该类群科及科以上阶元的分类地位,一直是鸟类学研究中争论的主要问题之一。长期以来,对鸻形目鸟类的研究大都是基于形态学和生态学方面。由于鸻形目鸟类很多种在形态和生活习性等方面都具有较大的相似性,依据形态学性状对其进行分类一直存在争议,这样就很有必要采用分子生物学的手段来研究这一类群之间的亲缘关系。本论文主要采用分子生物学技术和手段,通过扩增和测定鸻形目4科15种鸟类的线粒体12S rRNA基因的全序列,并结合从Genbank中下载的五种鸻形目鸟类的12S rRNA基因全序列,利用软件进行了序列变异分析,并构建了系统发生树,为阐明这一类群的系统发生关系提供了理论依据。主要研究结果如下:1. 12S rRNA基因全序列(1031bp)的特点:T、C、A、G的平均含量分别为21.4%、26.9%、31.4%和20.2%,嘌呤碱基含量51.6%略高于嘧啶碱基的含量48.3%。12S rRNA基因所有序列的平均R值为3.3,大于临界值,说明序列远未达到替换饱和。序列之间的平均遗传距离为0.115。2.整个系统树由三个大的进化枝构成:一枝为鹬类,一枝为鸥类和海雀类,另一枝为鸻类。而且鸻类位于树的基部,是最先分化出来的类群。3.在对鹬科单独进行分析时发现,阔嘴鹬(Limicola falcinellus)无论是在距离法还是简约法做的系统树中,始终位于滨鹬属内。4.由于12S rRNA基因序列的变异相当丰富,整个基因片段包含从种间到科间的进化遗传信息,构建的分子系统树所反映的鸻形目鸟类的系统发育关系与形态学上的分类有所不同,为这一类群的系统发育研究提供了分子证据,同时也说明12S rRNA基因在解决鸟类科间及种间系统关系方面具有积极的作用,可以认为12S rRNA基因是一个很好的分子标记。从中得出以下结论:1.在所研究的6个科中,鸻科是最原始的分支,是最先分歧出来的科;然后是鸥科、贼鸥科、燕鸥科和海雀科组成的鸥类一支;最后是鹬科。2.在鹬科中,滨鹬属是最晚分歧出来的一支。3.在鹬科中,阔嘴鹬与滨鹬属的几种滨鹬聚在一起,阔嘴鹬应该包含在滨鹬属之内;鹬属与滨鹬属聚成一支,说明鹬属和滨鹬属的亲缘关系比较近。4.在鸻科中,鸻属的环颈鸻和金眶鸻先聚为一支,然后再与斑鸻属的美洲金鸻聚类,说明本文所研究的鸻科的这几种鸟类的关系与形态学的分类有较高的一致性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 第一章 综述
• 1.1 鸻形目鸟类研究进展
• 1.2 DNA 序列分析在鸟类分子生态学上的应用及研究概况
• 1.2.1 前言
• 1.2.2 重建系统进化树，研究种内或种间的系统发生与进化
• 1.2.3 估计进化分歧时间
• 1.2.4 分析种群的地理分布模式
• 1.2.5 存在的问题与展望
• 1.2.6 小结
• 第二章 鸻形目鸟类12S rRNA 基因序列变异及其分子系统学研究
• 2.1 引言
• 2.2 材料与方法
• 2.2.1 实验材料
• 2.2.2 仪器和主要设备
• 2.2.3 方法
• 2.2.3.1 基因组DNA 的提取
• 2.2.3.2 纯度检验及浓度计算
• 2.2.3.3 12S rRNA 基因的PCR 扩增
• 2.2.3.4 PCR 产物的回收与纯化
• 2.2.3.5 序列测定
• 2.2.3.6 序列检验与分析
• 2.3 结果与分析
• 2.3.1 DNA 提取结果
• 2.3.2 PCR 扩增结果
• 2.3.3 测序结果
• 2.3.4 鸻形目鸟类12S rRNA 基因的序列分析
• 2.3.4.1 碱基组成
• 2.3.4.2 序列变异分析
• 2.3.4.3 遗传距离
• 2.3.5 系统树的构建与检验
• 2.3.5.1 距离法构建系统树
• 2.3.5.2 简约法构建系统树
• 2.3.5.3 似然法构建系统树
• 2.3.5.4 系统发育树的检验
• 2.4 讨论
• 2.4.1 几种DNA 未扩增出目的片段的原因
• 2.4.2 12S rRNA 基因在系统发育中的适用性
• 2.4.3 本文中所涉及到的鸻形目鸟类的系统发育关系
• 2.4.3.1 科及科以上阶元的系统关系
• 2.4.3.2 科以下阶元的系统关系
• 2.4.4 关于分子系统学与传统系统学的歧异问题
• 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