荒漠沙蜥的遗传分化与形态表型可塑性

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荒漠沙蜥(Phrynocephalus przewalskii)是广泛分布于中国西北荒漠地区的卵生鬣蜥科蜥蜴。由于其分布范围广,生活环境异质性较高,形态变异大,是研究种群分化的理想实验动物。本文通过对野外多个地理种群进行采样,分析其线粒体DNA序列及形态指标来揭示种群的遗传与表型变异,并探究这种分化产生的原因。主要结果如下:1.共收集荒漠沙蜥16个种群的290个个体,基于两个线粒体基因(COI和Cyt b)探讨荒漠沙蜥的系统发育和遗传分化,发现有两个支系在地理上沿贺兰–阴山山脉分化,另有一个新发现、分化时间更为古老的支系存在于龙首山与祁连山之间半开放的盆地中。虽然三个支系存在一定个体单倍型的混杂,但种群遗传结构分析显示出支系间的显著分化。种群历史动态与中性检验显示出荒漠沙蜥在历史上经历过种群扩张。2.使用最大熵模型对末次盛冰期和当今以及未来生态位模型预测表明,荒漠沙蜥从末次盛冰期到当今其潜在适生区经历了明显的扩张。当今气候条件下最冷季均温、年降水量、最湿季均温对模型预测具有较高的贡献度,海拔的影响同样不可忽视。在对末次盛冰期和2050S、2070S时期的分布预测中显示,年降水量、最干季降水量、温度变化方差和最湿季均温对模型贡献度较高。对未来气候条件下的生态位预测结果显示随着气候暖化荒漠沙蜥会逐渐向高纬度扩散,但其潜在适生区存在被分割的可能。3.通过分析荒漠沙蜥种群间遗传距离矩阵与最小路径扩散距离、环境距离、海拔距离矩阵的关系可知荒漠沙蜥遗传分化产生的原因主要是由距离隔离导致的,但当环境隔离与扩散距离隔离共同作用时在多变量模型中对遗传分化解释度最大(51.84%)。通过比较所有种群七个形态变量表型分化值PST与遗传分化值FST发现:所有成对表型分化值均值(pairwise PST)均小于FST。全局表型分化值PST(golbal PST)反应了相同的情况,全局表型分化值均小于FST。但相对于成对表型分化值来说,全局表型分化值更大并且前肢长、后肢长和腹长两对性状的全局表型分化值的置信区间与FST置信区间有重合。说明荒漠沙蜥种群间形态分化主要受稳定选择的维持,但也不能完全否认环境选择对形态分化产生的作用,尤其是与运动及繁殖能力相关的形态变量更易受自然选择的影响。4.荒漠沙蜥表现出较强的表型可塑性,不同种群间表型分化显著。通过对形态变量的主成分分析显示前肢长、后肢长和腹长对种群间形态分化贡献度较高。基于谱系聚类的形态主成分散点图显示出相似的支系分化,但气候因子与形态变量的层次聚类更加相近。对气候因子进行主成分分析显示降水量具有较高的贡献度,并且与前肢长和尾长变量显著相关。冗余分析也表明了年降水量、最冷季降水量以及降水量变化方差对主要形态变量具有较大影响,此外该分析还显示年均温、最干季均温以及等温性对前肢长、后肢长和尾长的积极影响。说明对荒漠沙蜥来说,降水量是影响形态分化的主要气候因素,而极端干冷气候下的降水量与温度,以及气候的稳定性也会对其形态特征产生较大的影响。
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