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基于线粒体控制区的商城肥鲵谱系地理学和保护遗传学研究

作　者: 潘涛
导　师: 张保卫
学　校: 安徽大学
专　业: 生态学
关键词: 商城肥鲵 D-loop区谱系地理学保护遗传学
分类号: S917.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要

商城肥鲵为我国特有的有尾两栖动物,也是大别山区的特有种,其分布区极其狭窄。本研究利用Genebank中的商城肥鲵和新疆北鲵的线粒体基因全序列成功设计出扩增线粒体基因组控制区(mtDNA D-loop)的引物,并扩增了来自大别山区的白马尖-鹞落坪-明堂山(BYM)、天堂寨-马鬃岭(TM)、王寨-黄柏山-九峰尖(KHJ)、金刚台周边地区(JGT)四个地理种群175个商城肥鲵样品的D-loop序列,分析了它的遗传多样性、谱系地理学模式和保护遗传学等方面,得出如下的一些主要成果：(1)商城肥鲵的遗传多样性较低在TM种群中,有10个单倍型,其单倍型多样性为0.7853士0.0587,核苷酸多样性为0.0050士0.0034,都显示较高的遗传多样性；而与它相比,在KHJ种群中,仅有2个单倍型,其单倍型多样性为0.1079士0.0680,核苷酸多样性为0.0001士0.0003,都显示出很低的遗传多样性。综合来看,四个种群的遗传多样性中,TM种群的最高,而KHJ种群的最低,其他两个种群居中。另外,总体上与其他濒危动物,如大鲵(Andrias davidianus)等相比,商城肥鲵的遗传多样性水平相对较低。(2)商城肥鲵目前的谱系地理分布格局是源自空岛效应的结果经系统发生分析和关系网络图可以看出商城肥鲵的谱系关系主要呈南北的分歧,而北方的两个种群各是一个聚类,而南方的两个种群分为三个聚类,最南边种群的聚类处在三个聚类的种间位置。这个结果也得到其他一些分析的支持,如AMOVA。据分析,这样的谱系地理格局是由低海拔区域的不适应的环境条件对商城肥鲵的分布造成隔离所形成的,也就是空岛效应的结果。(3)商城肥鲵的历史种群曾遭受冰期的影响错配分布的结果显示商城肥鲵四个种群都没有呈现出明显的单峰；但是,种群增长指数和中性检验(Tajima’s D和Fu’s Fs)的结果都指示部分商城肥鲵种群存在种群扩张；BSP分析显示出商城肥鲵在末次盛冰期活动时间(1.5-2.5万年)经历了一个种群波动。除此之外,由Beast算出的种群共组时间(TMRCA)也是在更新世的中期。因此,结合冰期-间冰期的交替出现所带来的气候变化和景观变化,我们得出商城肥鲵的历史种群曾遭受更新世冰期的影响。(4)商城肥鲵相关保护单元的划分基于上述的研究结果我们得出南边两个种群(BMY和TM)应视为一个进化显著单元(ESU),而北方的两个种群(KHJ和JGT)应分别视为一个进化显著单元(ESU)；但因南边两个种群之间的隔离已经完全形成,所以在确定管理单元(MU)应分别作为一个管理单元,另外两个北方种群也应分别作为一个管理单元。除了上述四个主要结论之外,也简单分析了大别山区物种多样性、特异性的原因。大别山区地理位置独特,地理环境复杂多样,气候温和适中。综合这三个因素,造就了大别山区形成了当今丰富的生物多样性和独特的谱系地理学模式,如大量特有种的存在和南北山系之间物种的分化。

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-9
第一章引言  9-19
  1 谱系地理学  9-10
    1.1 谱系地理学定义  9
    1.2 谱系地理学研究内容与进展  9-10
    1.3 谱系地理学研究进展  10
  2 保护遗传学  10-13
    2.1 保护遗传学的概念和研究内容  10-11
    2.2 保护遗传学的产生发展  11-12
    2.3 保护遗传学研究领域  12-13
      2.3.1 物种保护相关单元确定  12
      2.3.2 遗传多样性  12-13
      2.3.3 近交、远交衰退  13
  3 分子标记的选用  13-14
  4 大别山区简介  14-15
    4.1 大别山区地理环境  14
    4.2 关于大别山物种的研究背景  14-15
  5 第四纪冰期综述  15-16
  6 商城肥鲵概况  16-19
    6.1 分类历史简介  16
    6.2 形态特征、生活习性与分布  16-17
    6.3 资源现状  17-19
第二章基于控制区对商城肥鲵的遗传多样性及谱系地理学研究  19-46
  1 材料和方法  19-25
    1.1 实验试剂与仪器  19-20
    1.2 样品采集与保存  20-22
    1.3 溶液及凝胶配制  22
    1.4 总DNA提取  22-23
    1.5 引物设计  23
    1.6 目标片段扩增、测序  23-24
    1.7 数据整理和分析  24-25
      1.7.1 序列拼接与比对  24
      1.7.2 遗传多样性分析  24-25
      1.7.3 遗传结构与谱系地理学分析  25
      1.7.4 种群动态分析  25
  2 结果  25-41
    2.1 样品采集情况  25-26
    2.2 线粒体基因扩增与测序结果  26
    2.3 数据的整理和分析结果  26-41
      2.3.1 遗传多样性分析  26-32
      2.3.2 遗传结构分析  32-35
      2.3.3 谱系地理学分析  35-38
      2.3.4 种群动态分析  38-41
  3 讨论  41-46
    3.1 商城肥鲵的遗传多样性  41-42
    3.2 商城肥鲵的谱系地理学研究  42-43
    3.3 商城肥鲵种群动态分析  43
    3.4 商城肥鲵的保护遗传学分析  43-44
    3.5 关于大别山区物种特异性分析  44-46
第三章总结  46-48
参考文献  48-57
致谢  57-60
攻读学位期间已发表的论文目录  60-62

基于线粒体控制区的商城肥鲵谱系地理学和保护遗传学研究

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