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狼(Canis lupus)是一种世界性广泛分布的物种,但当前狼的分布区已大大缩小,特别是在北美和西欧。在国内,狼在除台湾、海南岛及一些岛屿外的各个省区都有记载,但目前主要分布于内蒙古、青海、西藏、新疆以及东北等人口密度较小的地区。狼的适应性极强,可在草原、森林、荒漠、苔原等多种环境下生存。探讨我国不同地理种群狼的遗传结构、遗传多样性及系统发育关系,有利于确定显著进化单元(Evolutionary Significant Units,ESUs),为制定狼的保护和管理措施提供科学依据。 本研究中采集了内蒙古、新疆、青海、西藏、东北、蒙古等6个地理种群样品作为实验材料,样品覆盖范围较大。本研究中大部分样品通过非损伤性取样的方法获取并提取总DNA,以线粒体DNA(Mitochondrial DNA,mtDNA)作为分子标记,对mtDNA控制区HVRI和细胞色素b(Cytb)部分序列进行扩增、测序及分析,对狼的分子系统地理学和保护遗传学进行了探讨,并分析了中国6种犬科动物的系统发育关系。 本研究主要取得了如下研究结果: (1)mtDNA控制区HVRI部分序列碱基组成为:T30.59%、C26.63%、A26.35%、G16.43%,G含量最小,A+T56.94%>G+C43.06%,碱基含量显示出一定的偏向性,但mtDNA控制区HVRI部分序列A+T56.94%略低于犬科动物线粒体全基因组A+T的含量60.3%~60.5%。通过比对122条mtDN A控制区HVRI序列共发现41个变异位点,包括单一多态位点3个(7.5%),简约信息位点37个(92.5%),变异位点占序列总长度的6.79%,变异水平较高。内蒙古、蒙古、新疆、青海、新疆5个地理种群的总单倍型多样性(Hd)为0.821±0.030,总核苷酸多样性(Pi)为0.02013±0.00091。基于mtDNA控制区HVRI序列划分单倍型,除西藏种群只得到1个单倍型无法分析之外,其他种群中蒙古种群的单倍型多样性和核苷酸多样性最大,说明蒙古种群的遗传多样性水平较高。 (2)mtDNA Cytb部分序列的碱基组成为:T28.95%、C29.61%、A29.98%、G11.47%, G含量最小,A+T58.93%明显高于G+C41.08%,显著的碱基组成偏向性主要出现在密码子的第三位点和第二位点,通过分析狼mtDNA Cytb部分序列基因密码子同位点的碱基组成平均值可知,密码子第一位点G+C含量50.02%明显高于第二位G+C含量34.97%和第三位点G+C含量38.23%,这说明密码子在第二位点和第三位点更倾向于富含 A-T。通过比对126条mtDNA Cytb部分序列共发现43个变异位点,其中,单一多态位点4个(9.3%),简约信息位点39个(90.7%),变异位点占序列总长度的7.71%,无碱基插入和缺失,变异水平较高。内蒙古、蒙古、新疆、青海、新疆5个地理种群的总体单倍型多样性(Hd)为0.897±0.013,总体核苷酸多样性(P i)为0.02186±0.00124。种群间核苷酸多样性的变异范围从青海种群的0.00100±0.00013到西藏种群的0.00478±0.00116,单倍型多态性的范围从青海种群的0.505±0.094到蒙古种群的1.000±0.272和西藏种群的1.000±0.177,西藏种群的单倍型多态性和核苷酸多态性最大,说明西藏种群遗传多样性水平较高。 (3)基于mtDNA控制区HVRI序列各地理种群狼之间的遗传距离范围为0.002~0.049。青海、西藏种群与内蒙古、蒙古、新疆三个地理种群之间的平均遗传距离为0.039。内蒙古、蒙古、新疆三个地理种群之间的遗传距离相对较小,平均遗传距离为0.011,青海与西藏种群之间的遗传距离为0.002,遗传距离最小。通过对构建的单倍型系统发育树和单倍型网络结构图分析表明:基于现有样品和数据,可以将我国狼划分为两个世系,即青海、西藏种群可以作为一个世系,是分化较早的一个世系,内蒙古、东北、新疆种群可以作为一个世系,后者又可以划分为两个相对独立的分支,其中一支为新疆种群,与蒙古种群的序列分析后支持新疆种群与蒙古种群划分为一个相对独立的分支,但是系统发育树表明这个分支与内蒙古种群也存在一定的亲缘关系,另一分支为内蒙古、东北种群,内蒙古和东北两个地理种群之间没有产生明显的分化。 (4)基于mtDNA Cytb序列各地理种群狼之间的遗传距离数值范围在0.001~0.051。青海、西藏种群与内蒙古、蒙古、新疆、东北种群的遗传距离较大,平均遗传距离为0.0478。内蒙古、蒙古、新疆、东北四个种群之间的遗传距离相对较小,平均遗传距离为0.0035,青海与西藏种群之间的遗传距离为0.004。通过不同地理种群狼mtDNA Cytb的单倍型系统发育树可以看出,青海、西藏种群与内蒙古、东北、新疆三个地理种群分属两个明显的支系,青海、西藏两个种群单倍型序列聚为一支,内蒙古、新疆、东北种群三个地理种群聚为一支。这与基于mtDNA控制区HVRI序列得出的结论一致。 (5)通过构建我国6种犬科动物的系统进化树,表明中国的6种犬科动物可划分为4个进化支,狼(Canis lupus)、豺(Cuon alpinus)和貉(Nyctereutes procyonoides)各单独一个进化支,赤狐(Vulpes vulpes)、沙狐(Vulpes corsac)、藏狐(Vulpes ferrilata)可以合并为一个进化支。其中,狼与豺的亲缘关系最近,狐属中沙狐与藏狐的亲缘关系最近。 (6)基于mtDN A控制区HVRI单倍型序列和Cytb单倍型序列计算不同地理种群狼之间的遗传分指数及基因流发现:青海、西藏两个种群与内蒙古、蒙古、新疆、东北种群之间遗传分化指数较大,几乎不存在基因流。 (7)基于中国不同地理种群狼mtDNA Cytb部分序列计算种群之间的进化分歧时间,青海、西藏种群与内蒙古、蒙古、新疆、东北4个地理种群的分歧时间大约在1.125~1.275 MYA,推测青藏高原隆起(0.9~1.1MYA)及气候变化可能导致分布于青藏高原地区的狼在青藏高原隆起之后的一段时间开始产生进化分歧; (8)目前还没有采集到诸如华北、华中、西南等地区的样本,以现有数据为基础,从保护遗传学角度讲,建议将新疆地区作为一个独立的ESUs、将内蒙古、东北地区作为一个独立的ESUs、将青海、西藏地区作为一个独立的ESUs来进行管理和保护。