基于线粒体基因序列探讨广义花臭蛙种群遗传结构

论文摘要

花臭蛙(Odorrana schmackeri),隶属于蛙科(Raninae)臭蛙属(Odorrana) ,主要分布于我国亚热带和热带地区,分布区遍布西北、西南、华东、华中、华南。迄今对花臭蛙不同地理种群的遗传分化和遗传结构的研究还未见报道,种群遗传学是花臭蛙资源利用与保护的基础,本文利用线粒体基因作为分子标记对花臭蛙12个地理种群的遗传结构进行了研究。本论文采用PCR和直接测序法,分析花臭蛙12个种群(南召种群、栾川种群、兰草谷种群、高家堰种群、五峰种群、碧口种群、青木川种群、雷公山种群、江口种群、武夷山种群、黄山种群、天目山种群)的遗传变异。通过测定118个样品的线粒体12SrDNA序列片段(774bp)、16SrDNA序列片段(1056bp),研究了花臭蛙12SrDNA、16SrDNA序列的遗传多样性及种群的遗传结构。对12SrDNA与16SrDNA的联合序列分析结果表明,在118个花臭蛙个体中,共检测到295个变异位点,获得25种单倍型,其中H1、H2、H3为一些地方种群的共享单倍型。整个种群的核苷酸多样性为0.837±0.023,单倍型多样性为0.05122±.00099。这样高的单倍型多样性和核苷酸多样性与花臭蛙作为东洋界的广布种、种群大是相应的。南召种群、兰草谷种群和高家堰种群的核苷酸多样性、单倍型多样性均较高,且三种群的单倍型都分别聚在两个进化支上,说明他们是异域起源并发生了二次接触,推测他们至少包括两个遗传上显著不同的源种群。青木川种群、武夷山种群、雷公山种群、黄山种群和江口种群的的单倍型多样性较高,而核苷酸多样性较低,说明他们由一个较小的有效种群迅速增长而来。栾川种群、碧口种群和五峰种群的单倍型多样性和核苷酸多样性均低,暗示这些种群可能在历史上经历过严重的瓶颈效应。天目山种群的h值较低,π值较高,说明天目山种群经历了短暂的瓶颈效应,丧失了一定的单倍型多样性。比较两两种群间的固定系数(Fst)及基因交流值(Nm)表明,雷公山种群、江口种群、武夷山种群相互间的遗传分化程度较低,他们与其他种群间的遗传分化程度较高。黄山种群与天目山种群间,碧口种群与青木川种群间的基因交流非常频繁。高家堰种群与碧口种群、青木川种群、南召种群、栾川种群、兰草谷种群、五峰种群间有共享单倍型H1、H3,且高家堰种群与他们之间的遗传分化程度较低。单倍型的地理分布特点和AMOVA分析结果表明花臭蛙的不同地理种群之间及种群内都存在极其显著的分化,通过不同方法构建的系统发育树也证明了这一点。这种遗传分化最可能的原因是受第四纪冰川的影响。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言
• 1.1 花臭蛙概述
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 种群遗传结构
• 1.3.1 种群遗传结构简介
• 1.3.2 地理隔离对种群遗传结构的影响
• 1.4 遗传多样性
• 1.5 脊椎动物线粒体基因
• 1.6 rRNA 基因分子特征
• 1.7 利用mtDNA 序列研究进化关系的推断方法
• 1.8 地理历史事件及冰期避难所
• 第二章 材料与方法
• 2.1 样本采集
• 2.2 仪器和设备
• 2.3 试剂与溶液
• 2.4 实验方法
• 2.4.1 花臭蛙肌肉块脱醇
• 2.4.2 花臭蛙基因组DNA 的抽提
• 2.4.3 花臭蛙基因组DNA 的琼脂糖凝胶电泳检测
• 2.4.4 目标DNA 片段的PCR 扩增
• 2.4.5 PCR 产物的检测
• 2.4.6 PCR 产物的纯化
• 2.4.7 序列测定
• 2.5 数据分析
• 2.5.1 序列校正
• 2.5.2 序列分析
• 2.5.3 系统树的构建
• 第三章 结果与分析
• 3.1 实验结果
• 3.1.1 花臭蛙基因组DNA 检测
• 3.1.2 PCR 产物电泳检测
• 3.1.3 PCR 产物回收纯化的检测
• 3.2 实验数据的分析
• 3.2.1 12S rRNA 基因片段的碱基组成与变异分析
• 3.2.2 16S rRNA 基因片段的碱基组成与变异分析
• 3.2.3 12S、16S rRNA 基因合并序列的碱基组成与变异分析
• 3.3 种群遗传多样性
• 3.4 遗传距离
• 3.5 花臭蛙的系统发生分析
• 3.6 单倍型网络分析
• 3.7 种群遗传结构和基因流
• 3.8 分子变异等级分析
• 3.9 种群的进化历史
• 第四章 讨论
• 4.1 花臭蛙种群的遗传多样性
• 4.2 花臭蛙的遗传分化
• 参考文献
• 附表
• 致谢
• 攻读学位期间的科研成果