濒危鸟类褐马鸡遗传多样性及保护研究

论文摘要

褐马鸡是我国特有的濒危鸟类,国家一级重点保护动物。目前其分布区被严重分隔成了3个地理种群,即山西吕梁山脉的中部种群、河北与北京地区的东部种群、陕西黄龙山的西部种群。本文以山西省庞泉沟国家自然保护区、芦芽山国家自然保护区、太原市动物园的褐马鸡种群为研究对象,采用分子生物学和光谱学的研究手段,进行了线粒体DNA控制区序列变异分析、ISSR多样性分析、褐马鸡的分子性别鉴定以及褐马鸡矿质元素含量的测定分析,初步探讨了褐马鸡种群的遗传多样性和遗传结构、以及它们的系统发生关系,为褐马鸡的保护与管理提供科学依据。主要研究结果如下:利用雉类线粒体控制区通用引物获得褐马鸡线粒体控制区（D-loop）序列长度为1236bp～1237bp,序列测定与分析20个个体,共检测出26个突变位点,13个单倍型,其中11个个体具有独特的单倍型,2个共享单倍型。太原市动物园种群与庞泉沟自然保护区种群的遗传多样性参数分别为核苷酸多样性平均值（π）为0.0024,单倍型多样性平均值（h）为0.916。两个种群具有较高的单倍型多样性和较低的核苷酸多样性,因而褐马鸡种群的遗传变异较低,个体间差异较大。太原市动物园种群与庞泉沟自然保护区种群内单倍型间的遗传距离均值分别为0.003和0.002,核苷酸多样性分别为0.003和0.002,单倍型多样性分别为0.933和0.911。结果表明:两个种群单倍型间的遗传距离和遗传多样性较接近,统计分析无显著差异,两个种群尚未表现出明显的遗传分化,且两个种群间有基因流存在。从合成的20条ISSR引物中筛选出扩增产物稳定、条带清晰、重复性好的引物10条。35个样本通过10条引物共扩增出65条清晰稳定的条带,其中有50条具有多态性,多态带百分率（PPB）为76.9%。在种群水平上,平均期望杂合度（He）、Shannon指数（I）和多态带百分率（PPB）分别为0.1904、0.2842和54.10%。在物种水平上,平均期望杂合度（He）、Shannon指数（I）和多态带百分率（PPB）分别为0.2281、0.3367和62.30%。结果表明:物种水平的遗传多样性高于种群水平的遗传多样性,而两个种群的的遗传多样性指数比较接近,与线粒体控制区（D-loop）序列分析结果一致。两个种群间的遗传分化系数（Gst）以及种群间的基因流估计值（Nm）分别为0.1640和2.5493,相似性系数为0.9079,遗传距离为0.0966,因而两个种群的遗传多样性水平较一致,种群间的遗传分化较小。太原动物园和庞泉沟自然保护区种群个体之间遗传距离最大为0.3279和0.3607,遗传距离最小值一致均为0.0328。表明两个种群个体之间的亲缘关系较近,近交程度较高。采用鸟类CHD基因的引物2550F/2718R对褐马鸡进行了性别鉴定,经过扩增、序列测定和Clustal X分析,雌性可以扩增出CHD1-Z和CHD1-W基因两条主带而雄性仅扩增到CHD1-Z基因一条主带。对18个已知个体和18个未知性别的个体进行了测定,18个已知性别个体测定结果与实际性别完全吻合。太原市动物园饲养的褐马鸡羽毛中除K和Cu外,其余8种元素的含量均比芦芽山和庞泉沟国家自然保护区野生的褐马鸡羽毛中的含量低,特别是Fe,仅占野生含量的大约1/3。各个组织器官中元素的含量差异极显著（P＜0.01）。大部分组织器官中含量较高的元素有:Fe、K、Zn、Cu、Mn,而Cr、Pb、Cd、Ni四种元素含量较低。褐马鸡羽毛、卵壳与机体大部分组织器官矿物元素呈正相关关系,而且绝大部分呈显著（P＜0.05）及极显著（P＜0.01）正相关关系。分析了褐马鸡的濒危原因,提出了褐马鸡自然保护区的科学管理和保护措施,加强各保护区之间卵、幼鸟、成年鸟的交换,促进种群间的基因交流,防止种群遗传衰退。对于圈养种群应进行野放试验,同时为了提高褐马鸡种群的遗传多样性水平,遗传管理十分重要。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 褐马鸡研究概述
• 1.1.1 形态特征
• 1.1.2 食物与食性
• 1.1.3 繁殖特性
• 1.1.4 栖息地特征
• 1.1.5 分布与数量
• 1.1.6 研究概况
• 1.2 遗传多样性研究概述
• 1.2.1 遗传多样性的概念、研究内容及研究意义
• 1.2.2 遗传多样性的检测方法
• 1.3 本文研究的内容、目的和意义
• 第二章 褐马鸡非损伤性取样、微量取样DNA的提取及检测
• 2.1 引言
• 2.2 材料和方法
• 2.2.1 材料
• 2.2.2 方法
• 2.3 研究结果
• 2.3.1 肌肉与血液样品基因组DNA纯度和浓度测定结果
• 2.3.2 各种材料提取的基因组DNA琼脂糖凝胶电泳图
• 2.3.3 PCR扩增电泳图
• 2.4 分析与讨论
• 2.4.1 微量血液DNA提取方法分析
• 2.4.2 陈旧剥制标本及新鲜皮张DNA的提取
• 2.4.3 羽毛样品中DNA提取三种方法的比较
• 2.4.4 粪便DNA提取方法的分析
• 2.4.5 在保护遗传学中的应用
• 2.5 小结
• 第三章 褐马鸡种群的线粒体DNA控制区多态性分析
• 3.1 引言
• 3.2 材料与方法
• 3.2.1 材料
• 3.2.2 方法
• 3.3 研究结果
• 3.3.1 DNA提取的电泳检测结果
• 3.3.2 PCR扩增电泳监测结果
• 3.3.3 重组质粒检测（酶切、PCR鉴定）
• 3.3.4 线粒体DNA控制区遗传多态性
• 3.3.5 种群遗传距离（Da）
• 3.3.6 系统发育树的构建
• 3.4 分析与讨论
• 3.4.1 线粒体控制区的特性
• 3.4.2 线粒体DNA的母性遗传分析
• 3.4.3 遗传多样性现状分析
• 3.4.4 两个种群的遗传差异分析
• 3.5 小结
• 第四章 褐马鸡ISSR标记的遗传多样性
• 4.1 引言
• 4.2 材料与方法
• 4.2.1 材料
• 4.2.2 方法
• 4.3 研究结果
• 4.3.1 PCR-ISSR分析
• 4.3.2 多态带百分率
• 4.3.3 物种水平上的遗传多样性
• 4.3.4 各种群的遗传多样性特点
• 4.3.5 各种群个体之间的遗传距离和聚类分析
• 4.4 分析与讨论
• 4.4.1 ISSR实验的稳定性
• 4.4.2 ISSR遗传多样性分析
• 4.4.3 两个种群的遗传差异分析
• 4.4.4 聚类分析
• 4.4.5 ISSR分子标记与线粒体基因标记的比较
• 4.5 小结
• 第五章 褐马鸡性别鉴定的分子生物学方法
• 5.1 引言
• 5.2 材料和方法
• 5.2.1 材料
• 5.2.2 方法
• 5.3 研究结果
• 5.3.1 性别相关基因的扩增以及两对引物的有效性分析
• 5.3.2 性别相关基因的排序及序列比对
• 5.3.3 在已知性别和未知性别个体中的扩增结果
• 5.4 分析与讨论
• 5.4.1 引物P2/P8与2550F/2718R扩增结果的分析
• 5.4.2 已知与未知性别鉴定结果分析
• 5.5 小结
• 第六章 褐马鸡羽毛、卵壳及组织器官中10种矿物元素含量的测定
• 6.1 引言
• 6.2 实验部分
• 6.2.1 主要仪器、材料和试剂
• 6.2.2 样品处理
• 6.2.3 实验方法
• 6.3 研究结果
• 6.3.1 羽毛和卵壳中元素含量
• 6.3.2 各组织器官中10种矿物元素的测定结果
• 6.3.3 各元素在不同组织器官中的分布规律
• 6.3.4 各元素的含量差异显著性检验
• 6.3.5 各元素的相关关系
• 6.3.6 羽毛、卵壳与各组织器官间矿物元素含量的显著性检验
• 6.4 回收率实验
• 6.5 分析与讨论
• 6.5.1 矿物元素在动物机体内的生物学作用
• 6.5.2 与文献及其它鸟类中羽毛及卵壳含量的比较分析
• 6.5.3 同一组织器官中不同元素的分布及相关关系分析
• 6.5.4 测定羽毛、卵壳中含量可反映出体内的含量及环境状况
• 6.6 小结
• 第七章 褐马鸡濒危机制及保护对策
• 7.1 褐马鸡的致危因素分析
• 7.1.1 褐马鸡濒危的内因
• 7.1.2 褐马鸡濒危的外因
• 7.2 褐马鸡的生态学和遗传多样性保护建议
• 7.2.1 加快自然保护区的建设与统筹管理
• 7.2.2 加强人工饲养和繁育
• 7.2.3 加强褐马鸡种群的野外驯化和放归实验,扩大它的分布区域
• 7.2.4 加强褐马鸡遗传多样性研究,为褐马鸡的保护提供科学依据
• 第八章 结论
• 参考文献
• 攻读博士学位期间发表和待发表的论文
• 致谢