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黑斑侧褶蛙(Pelophylaxnigromaculata)是中国大陆地域内分布最为广泛的两栖类动物。多年来,栖息地的破坏、环境污染和人类的大肆捕杀等多因素的胁迫,已致物种于快速衰退的过程之中(谢锋等,2006)。同时,两栖类无尾目分布广泛、个体迁移能力有限、易于采样等特点使其成为分子系统地理学研究的理想物种(ZeissetandBeebee,2008)。本研究沿长江流域采集了12个城市的样品,对应每个城市,在长江南北两岸各设一个采样点,总共得到24个地理种群。选择微卫星和线粒体作为分子标记,对24个地理种群进行种群遗传结构检测。主要研究结果如下:
(1)基于微卫星与线粒体控制区检测长江流域黑斑侧褶蛙种群遗传多样性两种标记的分析结果共同表明整个长江流域黑斑侧褶蛙种群的遗传多样性维持在一个较高水平,但多样性分布不均。
微卫星检测结果显示长江上游种群的平均等位基因数、平均期望杂合度、平均多态信息含量为:21.38、0.851、0.833;长江中、下游种群的分别为18.00、0.860,0.839;19.38、0.872、0.853。
线粒体控制区检测结果显示长江上游种群的176个个体得到62种单倍型,单倍型多态性为0.752;长江中游种群的51个个体得到46种单倍型,单倍型多态性为0.995;长江下游种群的33个个体得到27种单倍型,单倍型多态性为0.983。
(2)基于微卫星及线粒体控制区检测长江流域黑斑侧褶蛙种群的遗传分化微卫星分析得到两两种群间276个种群分化系数(FST),平均值为0.188,其中91.7%的FST>0.05。上游14个种群间得到的91个FST中,94.5%>0.05;中游6个种群得到15个FST,有80%>0.05;下游4个种群得到6个FST,其中66.7%>0.05。
线粒体分析得到两两种群间276个FST,58.7%的FST>0.05。上游14个种群间得到的91个FST中,65.9%>0.05;中游6个种群得到15个FST,有20%>0.05;下游4个种群得到6个FST,其中33.3%>0.05。检测结果中,FST甚至出现了负值,暗示着种群内部差异可能大于种群间差异。
同时,两种标记分析结果显示种群间的基因交流相对有限。基于两种标记分别进行Manteltest分析,结果表明种群间的遗传分化与地理距离并无显著相关性。这暗示沿长江流域分布的众多水系支流及山脉阻隔可能是影响黑斑侧褶蛙种群遗传结构的主要因素。
(3)基于微卫星及线粒体控制区探讨长江流域黑斑侧褶蛙种群系统发育关系基于微卫星的Structure聚类分析并未得到明显的聚类结果。基于118个线粒体控制区单倍型构建的NJ树及ML树也并未形成显著的系统发育谱系。这一方面说明长江流域黑斑侧褶蛙种群间可能存在一定程度的基因流,同时线粒体控制区检测到整个长江流域种群间遗传分化程度并不特别显著,尤其对长江下游与中游种群来讲,种群间的差异度较小;另一方面,更新世冰期-间冰期的气候变化可能使长江流域黑斑侧褶蛙种群经历了反复的收缩-扩张,使得种群间尚未形成明显的系统发育关系。
(4)基于微卫星标记进行瓶颈效应检测瓶颈效应检测结果显示,在不同检测模型下(IAM、TPM、SMM)总共有15个种群经历了显著或极为显著的瓶颈效应。这些近期经历了瓶颈效应的种群并无显著的区域性,在长江上、中、下游都有分布。这可能暗示长江流域黑斑侧褶蛙种群衰退的主因可能是人为捕杀或生境破坏。因为由疾病或气候变化引起的衰退通常表现为区域性种群全面衰退(WakeandVredenburg,2008)。
(5)基于线粒体控制区探讨长江流域黑斑侧褶蛙种群历史动态长江流域大种群基于无限突变位点模型的TajimasD值与FusFs值均小于0,但前者未达到显著水平(P=0.11),而后者达到了显著水平(P=0.002),这表明整个种群内部近期积累了较多的低频基因突变。歧点分布分析为多峰,但不能说明整个群体处于平衡状态,因为对于黑斑侧褶蛙这种小种群聚居的物种来讲,这也可能是由于群体内不同种群的历史动态不同所引起。