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DNA条形码及物种分布模型评估气候变化对遗传多样性的影响

张宝林  
【摘要】:气候影响生物的生长发育及其分布,是影响物种多样性和群体遗传多样性最主要的自然因素之一。当前生物多样性面临的最主要的威胁之一是人为的全球气候变化,研究物种如何响应气候变化以及气候变化又是如何影响物种遗传多样性分布格局的是当前保护生物学和生态学中非常活跃的研究课题。 遗传多样性的评估对物种保护的重要性不言而喻。基于遗传特征或系统特征的差异性来确定保护单元,即确定进化显著单元(evolutionarily significant units,ESUs)和管理单元(management units, MU)的方法可用于优先保护种群的确定。而近年来快速发展起来的DNA条形码技术为评估物种的遗传多样性提供了重要的分析手段,该方法利用线粒体中一段既相对保守又有足够变异的基因作为通用的分子标记,能够快速准确的评估物种的遗传多样性,在保护生物学中具有巨大的科学应用潜力。 物种分布模型(Species distribution models, SDMs)是用于预测物种潜在分布区的一种方法。该方法不仅可以评估物种在当前气候条件下的分布情况,同时也可预测以前和未来气候条件下的分布模式。相对于传统的评估气候变化对生物分布影响而言,物种分布模型更省时、省力,并有一定的准确性,得到了广泛的应用。 在此次研究中,我们以分布在青藏高原的特有物种高山倭蛙Nanorana parker为研究对象,首次使用DNA条形码技术和物种分布模型相结合的研究方法评估自末次盛冰期以来的气候变化对高山倭蛙的分布和遗传结构的影响。DNA条形码结果显示,高山倭蛙群体存在两个大的支系,即E支系和W支系。W支系单起源于一个避难点,E支系则来源于三个避难点。所有的避难点都位于河谷之中并贡献于当前种内的遗传多样性水平。物种分布模型结果显示,未来气候变化将大大影响高山倭蛙的分布模式,特别是对遗传多样性水平分布的影响,而其中有两个前面所提到的避难点将在未来的气候条件下不再提供适宜的生境。我们的研究方法为DNA条形码技术的应用开辟了新的思路,同时指出青藏高原的南部区域在保存物种的生物多样性方面发挥了重要作用。


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