无量山大寨子西黑冠长臂猿(Nomascus concolor)亚种群遗传结构研究及圈养长臂猿杂合子鉴定

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西黑冠长臂猿(Nomascus concolor)为国家Ⅰ级重点保护野生动物,IUCN极濒危物种,CITES附录Ⅰ物种。主要分布于中国云南中部、西南部和南部,少数种群分布于越南北部红河与黑水河之间以及老挝西北部澜沧江以东的部分地区。云南中部哀牢山和无量山是西黑冠长臂猿种群最大、分布最为集中的地区,然而在过去的十年里,无量山西黑冠长臂猿数量从原有的98群下降到87群,而分布于新平哀牢山的124群也受到生境破碎化的影响呈不连续状分布。因此,了解西黑冠长臂猿种群遗传背景对制定合理的保护措施非常重要。而在对无量山西黑冠长臂猿长期的行为生态学研究过程中,发现其具有独特的一夫一妻和一夫二妻制并存的社会结构。从分子遗传角度研究群体的遗传结构和个体的扩散行为有助于深入阐释这一社会结构的形成机制。本研究通过采集西黑冠长臂猿非损伤样品,采用微卫星分子标记和线粒体DNA分子标记,研究了分布于云南中部无量山国家自然保护区内的一西黑冠长臂猿亚种群遗传结构。  首先对来自滇西西黑冠长臂猿(Nomascus concolor furvogaster)的肌肉样品进行高通量测序,共获取31.27Mb基因组数据,91,426条序列,平均序列长度为342bp。在云南中部无量山自然保护区内的不同地点采集了12份西黑冠长臂猿粪便样品,采用高通量测序法筛选西黑冠长臂猿多态性微卫星位点。从基因组序列中共筛选出13个多态性微卫星位点,每个位点等位基因数为3至8个,观测杂合度为0.333至0.917,期望杂合度为0.424至0.822,采用这13个位点用于个体鉴定时,两个随机个体不能区分的概率为1.58×10-11;已知后代基因型时亲权的鉴定成功率为0.987;已知后代和父本或母本基因型时,另一亲权的鉴定成功率为0.999;鉴定全同胞的成功率为0.999。筛选出的13个西黑冠长臂猿物种特异性的多态性微卫星位点也可用于其他长臂猿或其他非人类灵长类遗传学研究。  无量山自然保护区大寨子地区现栖息着由3个群体组成的西黑冠长臂猿亚种群。从该亚种群中采集了18个长臂猿个体的粪便样品,对每一个体测定1116bp片段长度的线粒体D-loop序列,结果共定义了3个单倍型,平均核苷酸多样性(π)为0.00364,单倍型多样性(h)为0.699。同时分析18个长臂猿个体在12个多态性微卫星位点上的的遗传多样性,结果共获取了46个等位基因,平均等位基因数(A)为3.83±0.937,平均观测杂合度为(Ho)为0.663±0.195,平均期望杂合度(HE)为0.602±0.157。与国内其他濒危保护动物相比,西黑冠长臂猿亚种群遗传多样性处于较低水平,生境破碎化可能是该种群核苷酸多样性和单倍型多样性都较低的原因。然而,大寨子亚种群具有较高的平均观测杂合度,没有表现出近交导致的杂合度缺失。  基于大寨子亚种群18个个体的线粒体D-loop单倍型分布情况,以及个体在12个微卫星位点上计算的平均亲缘系数,我们分析了该亚种群内所有成年个体的扩散方式。线粒体单倍型分布显示该亚种群内3个群体各占有一个单倍型,而G2群内成年雄性与G3群共享相同的单倍型,独猿SAM与G2群共享相同的单倍型。群体内和群体间的平均亲缘系数研究结果显示:G2群内成年雄性的出生群为G3群,独猿SAM的出生群为G2群;群体内成年雌性之间平均亲缘系数显著高于群体间成年雌性之间的平均亲缘系数;G3群和G4群内成年雌性与雄性之间的平均亲缘系数显著高于大寨子亚种群内所有个体的平均亲缘系数,且显著高于群间成年雄性与雌性之间的平均亲缘系数。结合行为学观察数据分析,我们认为:大寨子亚种群内西黑冠长臂猿具有雌性恋家、雄性恋家和邻近群扩散的个体扩散方式,并且存在迁出的雌性个体回到出生群以及迁出的雄性个体回到亚种群内寻求资源和繁殖机会的现象,这种个体扩散方式可能与周边资源饱和较高的扩散风险有关。我们的研究结果揭示了西黑冠长臂猿存在着比观察到的更为复杂和灵活的个体扩散方式。  通过对大寨子亚种群内的10个后代个体进行的亲权鉴定,表明母权鉴定结果与行为观察的结果一致,父权鉴定结果确认了2例群内交配后代和2例可能的群外交配后代。结合行为生态学观察数据后,我们确认大寨子亚种群具有2群外交配后代,与白掌长臂猿(Hylobates lar)、灰长臂猿(H.moloch)和黄颊长臂猿(Nomascus gabriellae)相比,西黑冠长臂猿具有较高的群外交配率。同时我们海发现大寨子亚种群具有稳定的一夫二妻社会结构,是由一对成年雌雄个体及其留群的雌性后代构成。大寨子亚种群内由雌性发起的群外交配现象以及较高的群外父权率,可能是雌性后代在倾向于留群的扩散方式下为了避免近交的一种雌性繁殖策略。  长臂猿保护备受关注,其中圈养北白颊长臂猿种群对于日后回归有着特别重要的意义,然而在国内圈养长臂猿中,存在着较多的种间杂交现象,特别是在近年来分类系统不断更新的冠长臂猿属内,主要包括黄颊长臂猿(Nomascusgabriellae)、南白颊长臂猿(Nomascus siki)和北白颊长臂猿(Nomascusleucogenys)。本研究重点以国内圈养长臂猿种群数量较大的南宁动物园为依托,对上述3种长臂猿进行纯种鉴定。我们通过对圈养长臂猿采集粪便、毛发和唾液样品等非损伤样品,采用母系基因测序和PCR物种特异性基因检测鉴定杂合一代个体;对部分通过DNA序列难以鉴定的圈养个体则采集静脉血液样品,经细胞培养,尝试以核型分析和荧光原位杂交鉴定杂合一代个体。比较分析不同的鉴定方法,结果发现核型分析是鉴定圈养长臂猿杂合一代最为准确的方法。
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