秦巴山区脊青步甲（鞘翅目：步甲科）遗传多样性和种群动态历史

【摘要】：秦岭和大巴山横贯中国中部,属东西走向山脉。两山系中间被汉江分离。秦岭最高峰为海拔高度为3767米的太白山；而大巴山最高峰是海拔高度为3105米的神农架。考虑到这两山系的地理位置,以及它们拥有相似的地形,相似的气候环境,相似的动植物群,因此,通常将这两山系统称为秦巴山。根据中国动物区域划分,秦岭以东洋界和古北界为边界。秦岭也是长江和黄河的分水岭,同时根据中国北部和南部不同的气候,动植物群划分,秦岭也是中国北部和南部的分界。东洋界和古北界的动植物种聚集于此,形成了秦岭地区特殊的生态环境。秦岭又是中国生物起源和进化的中心之一。不管是动物还是植物在秦岭地区的多样性都很高。秦巴山区复杂的谱系地理结构,较高的植物多样性,以及气候环境对该地区动物的遗传多样性,种群遗传结构,谱系结构以及动物生存习性都会有影响。 和北半球其他区域一样,秦巴山区经历了多次的冰期-间冰期循环。例如第四纪的冰川作用对过去气候的影响会影响到种群遗传多样性的地理分配。始祖效应引起的种群遗传多样性的递减和随后的种群快速扩张可能使遗传多样性之前的地理学差异消失。 本次实验主要研究第四纪冰川活动对秦巴山区鞘翅目步行甲科的脊青步甲(Chlaenius costiger)的遗传多样性,谱系地理模型和历史变化统计的影响。该种广泛分布在亚洲东南部,本试验主要以mtDNA(Cox1-tRNALeu-Cox2)作为分子标记对秦巴山区的遗传多样性的地理分布和历史动态进行分析。 脊青步甲遗传多样性和历史变化分析统计是通过对中国秦岭-巴山地区16个采样点,144个个体的脊青步甲mtDNA序列Cox1-tRNALeu-Cox2的分析进行的。分析结果如下：脊青步甲序列的1318bp的序列片段中,647bp属于线粒体细胞色素氧化酶酶Ⅰ(CoI),63bp为亮氨酸序列,608bp为线粒体细胞色素氧化酶酶Ⅱ(CoⅡ),在分析的序列中共有32个多态性位点,其中包含22个简约型位点和10单变异性位点.脊青步甲单倍型多样性(Hd=0.798)较高,而核苷酸多样性(Pi=0.0026)较低,共享单倍型占单倍型总数的20.93%,出现频率较低的独有单倍型占总的单倍型的79.07%。分析发现,序列的转换频率大于颠换(ti/tv=6.807)。通过对43个单倍型系统发育分析(贝叶斯分析)可以将单倍型分为两大单倍型进化(Haplogroup A-B)。 AMOVA分析,FsT值显示变异主要发生在种群内(79.26%),而种群间只占20.74%。对单倍型进化组(Haplogroups)的分析,AMOVA分析表明变异主要发生在单倍型进化组间(57.33%),而进化组内的变异占42.67%。SAMOVA和PERMUT分析发现该种群不存在明显的谱系地理结构(NST=0.210GST=0.145；p=0.0526)。对种群和两个单倍型进化组的中性检验结果分析发现Fu's Fs为显著的负值,Tajima's D值只有HaplogroupB组出现显著的负值。同时,总种群和每个单倍型组的成对碱基差异的错配分布分析结果都呈现的是一个单峰分布,中性检验和错配分布分析同时证明该种在历史上曾经发生过突发性的快速扩张。