千島湖陸橋島嶼社鼠種群遺傳多樣性和遺傳結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、千島湖位于浙江省西部淳安縣境內(nèi)，是1959年因建造新安江水電站筑壩蓄水而形成的人工湖，因湖內(nèi)有2500m2以上島嶼1078個(gè)而得名。各島嶼被湖水分隔開已50年，島嶼上的動植物基本上沒有種群間的基因交流，這也使其成為天然的動植物生境片段化的研究場所。因此本文選取千島湖這一典型的片段化景觀，應(yīng)用微衛(wèi)星分子標(biāo)記技術(shù)研究大型湖泊形成對優(yōu)勢物種——社鼠(Niviventercnfucianus)遺傳多樣性的影響，進(jìn)而探討陸橋島嶼環(huán)境下生物多樣性的

2、維持機(jī)制，提出相應(yīng)的保護(hù)對策。主要的研究結(jié)果如下： 1、70對跨物種微衛(wèi)星引物(大鼠50對，小鼠20對)對社鼠樣品擴(kuò)增，可擴(kuò)增出一定有效圖帶的引物40對，進(jìn)行PCR反應(yīng)條件優(yōu)化后，有21個(gè)位點(diǎn)出現(xiàn)穩(wěn)定的擴(kuò)增圖帶，并最終篩選到13對高多態(tài)性微衛(wèi)星引物，社鼠微衛(wèi)星位點(diǎn)跨種擴(kuò)增的同源率達(dá)到30％，具有多態(tài)性引物的比例為18.57％。13個(gè)位點(diǎn)所顯示多態(tài)信息含量(PIC)值最低0.576，最高0.911，其中10個(gè)位點(diǎn)的PIC值在0.8

3、以上，都遠(yuǎn)大于0.5高多態(tài)的臨界值，表明本文跨種篩選的微衛(wèi)星位點(diǎn)包含了豐富的遺傳信息，適合于社鼠種群遺傳學(xué)的研究。 2、13個(gè)微衛(wèi)星位點(diǎn)在千島湖地區(qū)社鼠種群中共檢測到134個(gè)等位基因，其中除1個(gè)等位基因?yàn)閸u嶼種群特有等位基因之外，其他全部為種群共享等位基因。13個(gè)位點(diǎn)中平均觀測等位基因Na=10.31個(gè)，平均有效等位基因Ne=8.60個(gè)，期望雜合度(He)變化范圍為0.645-0.919，平均值為0.859，多態(tài)信息含量(PIC

4、)為0.576-0.911，平均為0.839，社鼠物種水平遺傳多樣性相對較高；被檢測的13個(gè)微衛(wèi)星位點(diǎn)僅有1個(gè)位點(diǎn)的固定系數(shù)(FIS)大于0(D2NDS3，F(xiàn)is=0.121)，其余12個(gè)位點(diǎn)的固定系數(shù)均小于0，平均為-0.176，表明社鼠種群中雜合體偏多；分子變異分析(AMOVA)結(jié)果表明，社鼠居群間和居群內(nèi)都存在顯著的遺傳變異，其中居群間變異占4.72％，居群內(nèi)變異占95.28％，說明社鼠的遺傳變異主要在種群內(nèi)部產(chǎn)生，這與千島湖地區(qū)

5、島嶼社鼠種群的隔離現(xiàn)狀是相吻合的；分別對13個(gè)微衛(wèi)星位點(diǎn)和15個(gè)社鼠種群的Hardy-Weinberg平衡檢測表明：陸地半島種群沒有位點(diǎn)出現(xiàn)偏離，并且面積較大的島嶼種群發(fā)生偏離的位點(diǎn)也相對較少，面積較小的島嶼種群出現(xiàn)大量偏離Hady-Weinberg平衡的位點(diǎn)，據(jù)此可以推測島嶼(尤其是面積較小的島嶼)社鼠種群受片段化生境影響更加明顯，種群不穩(wěn)定，從而使得小面積島嶼種群很難維持一種平衡狀態(tài)。 3、15個(gè)不同種群的期望雜合度(He)

6、和觀測雜合度(Ho)的變化范圍分別為0.778-0.855及0.888-0.956，多態(tài)信息含量(PIC)在0.717-0.796之間，有效等位基因數(shù)(Ne)在4.90-6.97之間；對遺傳多樣性各項(xiàng)指標(biāo)(Na、Ne、He、Ho、PIC)與取樣地島嶼面積進(jìn)行Pearson相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，僅觀測等位基因數(shù)(Na)和面積之間出現(xiàn)顯著正相關(guān)關(guān)系，其他遺傳多樣性指標(biāo)和面積之間均無顯著相關(guān)性，由此可見，50年來千島湖地區(qū)因島嶼隔離而片段化的生境目

7、前還沒有引起社鼠種群間遺傳多樣性的顯著變化，但是遺傳多樣性各項(xiàng)指標(biāo)的最大值均出現(xiàn)在面積相對較大的島嶼種群中，尤其是界首(JS)種群更是占據(jù)了5項(xiàng)指標(biāo)中的4項(xiàng)；與之相反，面積較小的島嶼種群，各項(xiàng)指標(biāo)均相對較低，反映了面積較大的島嶼種群遺傳多樣性高于面積小的島嶼種群。 4、15個(gè)不同種群兩兩間的基因分化系數(shù)(Fsr)介于0.0013-0.1152，按照種群產(chǎn)生分化0.05與0.15臨界值來看，52組基因分化系數(shù)FST<0.05，53

8、組FST介于0.05至0.15，即49.52％的2種群間無分化，50.48％的2種群間出現(xiàn)中等程度分化；季節(jié)性連接的島嶼種群基因流Nm明顯大于無連接種群，15個(gè)不同種群兩兩間基因流(Nm)介于1.9201-192.06，平均為7.9488，Nm值都大于1，社鼠種群較強(qiáng)的基因流維持能力，是其種間遺傳分化程度很低的一個(gè)主要原因。但隨著隔離時(shí)間的增加，不同社鼠種群間的基因流必將呈逐漸減少的趨勢。 5、分別采用Nei標(biāo)準(zhǔn)遺傳距離(DA)

9、和Nei無偏離遺傳距離(Ds)對15個(gè)社鼠種群進(jìn)行NJ和UPGMA2種聚類分析，2種方法得出的結(jié)論基本一致，15個(gè)社鼠種群可以被分為3大類群，聚類結(jié)果具有地域性分布特點(diǎn)；主坐標(biāo)分析(PCA)也顯示，在3個(gè)主坐標(biāo)方向上，15個(gè)社鼠種群也被分為3大類群，并被細(xì)分為5組，與系統(tǒng)聚類分析的結(jié)果一致。 6、對不同社鼠種群地理距離的自然對數(shù)和遺傳距離(DS)以及遺傳分化系數(shù)FST/(1-FST)之間的相關(guān)性進(jìn)行Mantel相關(guān)性檢驗(yàn)，不同種

10、群間的地理距離和遺傳距離以及分化系數(shù)均無顯著相關(guān)關(guān)系?？紤]到遺傳變異及其他因素的影響，對孤立種群(茶塢嶺F種群，CF)進(jìn)行剔除，重新計(jì)算進(jìn)行Mantel檢驗(yàn)，地理距離和遺傳距離具有顯著的正相關(guān)關(guān)系，分化系數(shù)也呈現(xiàn)顯著相關(guān)性，符合距離產(chǎn)生分化模型(IBD)。表明千島湖島嶼化生境的形成過程對社鼠種群的影響比較明顯，社鼠種群面臨外界的干擾相對強(qiáng)烈，種群處于不穩(wěn)定狀態(tài)，易出現(xiàn)種群遺傳漂變、近交以及衰退。因此，本文認(rèn)為，千島湖地區(qū)社鼠種群間的遺傳

11、分化，可能是在島嶼隔離下多種因素綜合作用的結(jié)果，這也可能是千島湖島嶼環(huán)境下社鼠種群產(chǎn)生分化的內(nèi)在機(jī)理。 7、水庫建成時(shí)的蓄水造成社鼠原有棲息地被水淹沒，為應(yīng)對不利環(huán)境因素的影響，種群被迫往高海拔地區(qū)進(jìn)行遷移，使得種群原有的穩(wěn)定性被打破，15個(gè)社鼠種群在近期內(nèi)都經(jīng)歷過瓶頸效應(yīng)的影響。 8、從季節(jié)性相連島嶼的社鼠種群間基因流來看，廊道對于相互孤立的種群間基因交流具有重要作用，因此，在物種的保護(hù)過程中，應(yīng)合理劃分其管理單元，確