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扬子鳄饲养种群交配体系及对种群遗传多样性的影响

汪焕  
【摘要】:扬子鳄(Alligator sinensis)是我国特有的爬行物种,也是世界上最为濒危的淡水鳄类之一,野生鳄数量稀少,已被列为国家一级保护动物,并在IUCN濒危物种红色名录中被列为“极危”(CR)种。濒危物种的人工繁育能够辅助种群恢复与壮大,但较低的遗传多样性意味着物种繁殖适合度的降低。种群遗传多样性的维持受到交配体系的强烈影响,研究交配体系对于揭示物种后代的遗传多样性和命运,深刻理解性选择及物种进化等方面发挥着重要作用。本研究从扬子鳄脐带、卵壳膜中提取基因组DNA,该方法可作为一种非损伤取样方法用于卵生濒危动物遗传资源的保护研究;运用微卫星技术和全基因组重测序技术研究了扬子鳄饲养种群的交配体系以及交配体系对后代遗传特征的影响,主要研究结果如下:1、利用微卫星基因分型技术对50窝饲养扬子鳄卵(n1=755)进行了亲权分析,发现50窝中有60%(30窝)具有多父现象,其中52%(26/50)的窝为“一雌二雄”,8%(4/50)的窝具“一雌三雄”,“一雌三雄”也是本次对于扬子鳄交配体系研究的新发现;此外,一窝来自于长乐保护点的野生鳄(n2=17)未发现多父性。多父性比例除受研究样本大小的影响外,可能还受到其他诸多因素包括会遇率(种群密度)、性比、年龄及栖息地等其他多方面的影响;2、微卫星基因分型数据显示,多父性并不能显著性增加扬子鳄的产蛋量,并且窝仔数和父亲个数二者之间相关性不显著(P0.05)。与单父性相比,具有多父性交配体系的雌性扬子鳄更倾向于选择与其亲缘关系更远的雄性。多父性还可降低近交系数,增加后代等位基因的多态性,验证并支持“遗传多样性”假说,表明多父性交配体系可作为维持扬子鳄种群遗传多样性的适应对策;3、对用于交配体系研究的F3代鳄(多父组和单父组)、2015年采集于长乐保护点的初孵野生鳄、1999年的F1代鳄、浙江饲养鳄以及2007年的野生鳄共计49个样品进行了全基因组重测序,共获得约2222.16 Mb Clean Reads,665.35 Gbp Clean Data,Q30平均达到89.96%。样品与参考基因组平均比对率为98.35%,平均覆盖深度为5X,基因组覆盖度为97.54%。研究结果表明饲养鳄来源于野生鳄,整个扬子鳄种群遗传变异小,长乐保护点野生鳄相对其他所研究样本遗传变异较大;4、全基因组重测序结果表明,扬子鳄多父性交配体系下的后代SNP个数多于单父性;多父性还能够增加后代的遗传多样性,与微卫星所得到的结果相似;此外,遗传分化系数(Fst)结合核苷酸多态性比值(π比值)做选择性清除分析得到多父性和单父性的差异区域,提取区域内的基因经注释富集后筛选出不同交配体系下的差异基因,包括参与免疫信号的模式识别受体TLR3、调控沙门氏菌对上皮细胞入侵的ARPC3、突变可导致早期新生儿呼吸窘迫增加致死率的HSPA4L等15个基因,它们与扬子鳄的疾病、免疫以及重要的生命活动息息相关。因此,多父性是一种较为有利的适应对策,对维持种群遗传多样性和增加后代的抗病能力的可能性等方面发挥着重要作用。本研究结果将为进一步了解扬子鳄的繁殖行为、繁殖策略等繁殖生物学提供基础资料,也为扬子鳄人工繁育管理、种群资源保护以及再引入工程提供指导意义。此外,该研究也是首次利用全基因组重测序来研究动物的交配体系,为动物交配体系的深入研究提供了新的思路。


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