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环境因子对北社鼠与黑线姬鼠地理遗传距离影响作用的比较研究

王静  
【摘要】:生物地理屏障一直被认为是生物多样性的驱动因素,通过阻止个体的移动对基因流动形成物理屏障而导致生物的物种分化与多样性的提高。不同生物学习性和生境要求的物种对地理环境因子的隔离具有不同的反应,本研究选择在我国广泛分布的山地物种——北社鼠(Niviventer confucianus)与广泛分布在农田及低山地带的黑线姬鼠(Apodemus agrarius)进行比较研究,以探究不同环境因子对这两种不同生境需求的啮齿目物种的隔离作用进行对比,这对研究地理隔离因素对物种系统发育和地理遗传分化的影响以及理解两个物种的隔离机制具有重要的意义。本研究根据数年野外调查采集的北社鼠与黑线姬鼠标本进行了线粒体基因组的Cytb基因序列测定,并下载了 GenBank中所有具有采样点地理位置记录信息的北社鼠与黑线姬鼠的Cytb序列。通过构建系统发育树与遗传距离计算,在基于Cytb分子物种鉴定技术保证物种分类正确的前提下,根据系统发育树得到不同分支,在地理信息系统(GIS)中提取各采样点的海拔高度、坡度、植被类型、土地利用类型的环境因子数据,计算出两两采样点之间的地理距离并构建最小成本距离。对各采样点标本计算木村双参数遗传距离(K2P),分析北社鼠物种内的不同支系间和北社鼠—黑线姬鼠物种间的遗传距离与地理距离、最小成本距离的相关性,通过种内与种间比较揭示环境因子对不同分布区的北社鼠支系和不同生境类型物种北社鼠—黑线姬鼠的隔离作用的差异,找出每种环境因子对北社鼠与黑线姬鼠这两种不同生活类型的鼠种在地理隔离方面的差别,探讨这两个物种的种下与种间地理隔离机制与环境因子的关系,主要结果如下。1.系统发育树结果显示,北社鼠分为三个支系,分别具有不同的分布区范围;黑线姬鼠分为两个支系,其中一个支系为分布范围很小的局部隔离群体。2.北社鼠的三个支系中,两个支系(A、B)的遗传分化程度符合距离隔离IBD(isolation by distance)模式,另外一个支系(C)由于其分布区(横断山脉)过于复杂的地形与环境多样化而不符合IBD模式。黑线姬鼠的遗传分化大小符合距离隔离模式。3.MaxEnt模型的适宜生境分析结果表明,北社鼠的适宜生境为陡坡度(6-40°)、高海拔(1400-3000m)、林灌草生境(森林、灌丛、草地),而黑线姬鼠则为缓坡度(4-16°)、低海拔(0-600m)、林草生境(森林、草地),表明北社鼠是山地型生活的物种,黑线姬鼠是平原型物种。4.基于生境适宜性的最小成本距离LCD(Least Cost Distance)与遗传分化关系的分析结果表明,生境适宜性是影响北社鼠种内A与B支系、北社鼠与黑线姬鼠的地理隔离因素,在基于单环境因子与遗传分化的相关性分析中,海拔高度、坡度、植被类型、土地利用类型和河流对北社鼠A、B支系、北社鼠与黑线姬鼠种内的遗传分化均具有影响,也是影响北社鼠与黑线姬鼠种内与种间分化的隔离因素。北社鼠C支系分布于横断山脉周边,其地理隔离没有显著性规律。5.多元回归分析结果表明,A支系的环境隔离因子中仅海拔高度对地理遗传分化具有显著性影响,反映了其分布区内海拔高度的大幅度规律性变化;B支系的地理遗传分化程度与海拔高度、坡度、植被类型、土地利用类型和河流这5个环境因子全部相关,反映了分布区内环境因子的均衡性影响;C支系的地理遗传分化与全部5类环境因子均没有显著性相关关系。北社鼠的地理遗传分化与5个环境因子全部呈显著性相关,但坡度和土地利用类型对黑线姬鼠的地理遗传分化没有显著性影响,这两个环境因子的作用差异说明平原地带和单一的农业用地能够隔离北社鼠的扩散,而对黑线姬鼠没有隔离作用。本研究的结果说明平原地带是北社鼠的地理遗传分化的地理屏障,决定了该物种的分化成种以及种内支系分化,而黑线姬鼠则相反地被高山地带所隔离。


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