贵州省大鲵生态学及保护遗传学研究

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目的:(1)了解影响大鲵生存的主要水质因子,人为活动是否是大鲵濒危的主要影响因素,大鲵能否作为湿地生态环境质量优劣的指示物种。(2)了解贵州不同地理种群大鲵形态特征是否有显著差异,能否分成不同亚种。(3)探讨大鲵贵州不同地理种群遗传多样性特征,分布格局的演化过程和历史原因;在什么地方建立大鲵保护地点合适。方法:(1)对贵州35个县进行大鲵野外调查,对近30年有大鲵分布的39条河流的溶解性总固体等13种水质因子进行测定,对近五年有无大鲵分布河流的水质因子进行主成分分析,对影响近五年大鲵分布的显著水质因子进行Mann-Whitney U检验分析,探讨对大鲵分布有显著影响的水质因子的产生原因。(2)在渔政部门的带领下,对贵州省7个养殖场进行调查,经养殖场主同意,对来源于贵州4个地理种群样的36尾大鲵进行形态数据测量。用SPSS16.0软件对标准化的量度特征值进行聚类分析、主成分分析和差异系数分析,探讨大鲵贵州不同地理种群的形态差异程度。(3)采集16个县27个养殖场的大鲵组织样品215份,对线粒体COI基因进行测序,构建分子系统发育关系和单倍型网络图;对大鲵贵州种群遗传多样性的特征、分布格局的演化过程和历史原因进行分析和探讨。结果:(1)溶解性总固体、电导率和盐度对近五年有无大鲵分布有极显著影响(P<0.01),碱度、总硬度、pH、盐度有显著影响(P<0.05);溶解性总固体大于415 mg/L、电导率大于639 us/cm、盐度大于0.31 ppt和总硬度大于150 mg/L的河流近五年均无大鲵分布,大鲵可作为湿地生态环境质量优劣的指示物种之一。(2)形态聚类分析和主成分分析结果表明贵定、松桃、江口种群在形态上较为相似,但与平塘种群有4个性状差异极显著(P<0.01),1个性状差异显著(P<0.05),即长江水系贵州不同地理种群间的形态差异小于长江水系贵州种群与珠江水系贵州种群间的形态差异;但差异系数分析结果表明形态差异大鲵贵州不同地理种群的差异未达到亚种级别。(3)测定了215个样品的线粒体COI基因序列,共得到457 bp,检测到保守位点437个,变异位点20个。系统发育树及单倍型网络图结果支持A、B两个单系成立,A支系主要由贵州种群样品(90%)构成,B支系主要由陕西种群样品(85%)构成。A支系内的贵州各地理种群未分别聚成单系,印证了形态特征差异系数分析结果。(4)A支系有5个单倍型,B支系有4个单倍型,两个支系之间遗传变异存在显著差异(FCT=0.93798,P<0.001);A支系的单倍型多样性(0.574)和核苷酸多样性(0.00209)比B支系的单倍型多样性(0.130)和核苷酸多样性(0.00124)明显要高。梵净山种群有4个单倍型,平塘种群仅有1个单倍型。(5)用Arlequin中的分子变异分析方法(AMOVA)对贵州种群与陕西种群的遗传结构分析表明大鲵贵州种群与陕西种群之间分化程度达93.8%,表明大鲵贵州种群与陕西种群已分化为两个遗传结构不同的种群。但2种群的P-distance为0.029,说明遗传结构的差异较小。(6)贵州种群与陕西种群的分化时间为3.125-4.5百万年,贵州种群内的分化时间为0.25-2百万年;梵净山大鲵种群具有显著单倍型变异,是贵州种群的分化中心。结论:(1)富营养化、化肥、农药、无机盐污染可能是导致野生大鲵灭绝的主要原因之一;大鲵对环境要求苛刻,对环境变化反映敏感,是反映湿地生态环境质量优劣的指示物种之一。(2)形态特征差异系数分析结果表明大鲵贵州不同地理种群的差异未达到亚种级别。(3)单倍型Hap-1很可能是大鲵祖先所具有的单倍型,陕西可能是大鲵的起源地。大鲵起源时间在第三纪后期和第四纪冰川作用之前。在第四纪冰川时期,由于寒冷干燥的气候,迫使生活于陕西附近的大鲵祖先向南迁移到贵州,梵净山可能是亚洲物种在更新世冰期避难所之一。冰期与间冰期的交替循环所引起的气候变化在形成大鲵种群遗传多样性方面扮演了十分重要的角色;大鲵可作为亚洲物种遗传多样性“南高北低”的代表。(4)大鲵梵净山种群具有较多单倍型,是显著性进化单元,平塘种群仅有一种单倍型。建议将梵净山作为大鲵管理单元,平塘种群作为遗传多样性的保护单元,采用就地保护的方法,维持其遗传多样性。
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