青藏高原东北部喜马拉雅旱獭(Marmota himalayana)谱系地理学研究

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喜马拉雅旱獭作为青藏高原鼠疫自然疫源地最主要的鼠疫宿主,在鼠疫菌的留存、传播和鼠疫流行中具有关键作用,研究其遗传分化、迁移扩散和种群交流等生物学特征对于了解其所介导的鼠疫菌甚至鼠疫疫情的传播和扩散规律,进而提高鼠疫的科学防控能力等具有重要意义。本研究于2014-2016年间在青藏高原东北部进行了大规模的样品采集工作,利用两个线粒体序列标记(Cyt b基因和D-loop区)和11个微卫星(SSR)标记对喜马拉雅旱獭的系统发育、遗传多样性格局、遗传结构以及距离隔离特征等进行了系统性研究,主要研究结果和结论如下:  1.基于Cytb基因的系统发育分析表明,所有获得的单倍型在根部以较高的支持率聚为两个单系群lineageⅠ和lineageⅡ,并分别对应于两个已知亚种,指名亚种(M.h.himalayana)和川西亚种(M.h.robusta)的参考序列。经Beast分析,两单系群的分化时间约为1.03百万年前,达到甚至超过同属部分种间的分歧时间。除此之外,Cytb单倍型所形成的两个支系还具有明显的地理分布特征:在研究区东北部只有lineageⅠ单倍型有分布;而在西南部则分布着所有的lineageⅡ单倍型以及部分lineageⅠ单倍型。另外,D-loop区的分析也得到了与Cytb基因的两个单系群恰好完全对应的两个支系G-Ⅰ和G-Ⅱ,且两分支之间同样分歧巨大,该结果表明本研究所发现的两分支的系统发育关系及其地理分布特征可能广泛存在于喜马拉雅旱獭的整个线粒体基因组中。基于微卫星数据的遗传结构分析检测到两分支之间具有明显的基因流,这表明两分支间没有明显的生殖隔离,其分化仍处于亚种水平。  2.整个青藏高原东北部喜马拉雅旱獭种群的遗传多样性水平较高,基于Cytb基因和D-loop区两种序列标记的单倍型多样性(h)分别为0.91和0.98,核苷酸多样性(π)分别为0.0104和0.0161,基于SSR标记的平均观测杂合度(Ho)和期望杂合度(He)分别为0.73和0.81;从空间格局看,南部地区喜马拉雅旱獭种群的遗传多样性水平高于北部和东部,这与南部地区是两亚种的混合分布区、存在亚种分化后的二次融合密切相关;但喜马拉雅早獭遗传多样性的性别差异不明显。  3.根据STRUCTURE等的分析结果,青藏高原东北部的喜马拉雅旱獭种群存在显著的遗传结构并形成四大遗传片区:祁连山区、拉脊山区、黄河上游区和青南区,对照该区域的地形地貌可以发现,造成这种遗传格局的隔离因素主要是柴达木盆地、青海湖-共和盆地、湟水河干流、黄河上游干流以及海拔和栖息地环境差异等。根据四大片区之间遗传差异的对比关系可以看出高原台面内部和高原边缘海拔和栖息地环境的差异对喜马拉雅旱獭种群交流和扩散的阻碍作用最强,其次是湟水河和黄河上游干流,最后是祁连山区和黄河上游区之间的柴达木盆地和共和盆地。  4.回归分析结果显示整个研究区喜马拉雅旱獭种群的成对遗传距离和地理距离呈极显著正相关关系,即喜马拉雅旱獭存在明显的距离隔离(isolation by distance,IBD)效应。不同区域的IBD特征存在一定差异:东区的IBD效应明显大于北区,南区最小。其原因可能是东区人为活动的干扰增强了该区的距离隔离效应,而北区山脉较多,地面起伏较大,山脉本身的阻隔和起伏造成的实际距离的增加可能在一定程度上增强了北区的IBD效应。以湟水河与黄河上游干流为界将东区早獭种群分别分组后进行的组内和组间分析表明,河流同侧的种群间IBD效应明显增强,而跨越河流的种群间IBD效应基本消失,由此可见,湟水河和黄河干流对东区旱獭种群的迁移和扩散有严重的阻隔作用,并因此对种群IBD效应产生了显著影响。
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