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棕颈钩嘴鹛(Pomatorhinus ruficollis)的分子系统学和谱系地理学研究

董锋

棕颈钩嘴鹛(Pomatorhinus ruficollis)的分子系统学和谱系地理学研究

董锋1
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  • 1. 中国科学院大学
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摘要

棕颈钩嘴鹛隶属于雀形目画眉科,是东洋区特有鸟类。具有复杂的分类历史,主要体现在其与灰头钩嘴鹛的分类关系及其台湾亚种的分类地位上。为探讨棕颈钩嘴鹛的分类地位,本研究共采集或收集了所有15个中的14个亚种的两个线粒体基因(总计2184bp),并对中国分布的10个亚种进行了5个核基因(总计2657bp)的测定。基于线粒体数据集的系统发育分析揭示棕颈钩嘴鹛是并系群,来自灰头钩嘴鹛的olivaceus支系聚合于其内部;传统棕颈钩嘴鹛共分化为4个地理支系,即东部支系,台湾支系,中部支系和西部支系。结合棕颈钩嘴鹛与olivaceus支系在东南亚北部存在杂交的现象,建议将这一支系合并进入棕颈钩嘴鹛。基于多核基因的网络图和物种树分析皆显示台湾亚种独立于大陆所有亚种的支系,而后者内部无显著分化。这一结果支持近期基于形态分析将台湾亚种提升到种(台湾钩嘴鹛)的分类处理。研究中揭示了基于形态特征的传统分类学与分子系统学的显著不一致性,暗示多基因数据在分类学研究中的优势。 棕颈钩嘴鹛分子系统学研究同时暗示在某些区域存在线粒体支系同域现象。为更加明确的揭示这些现象,随后的研究加大了采样力度,包括133棕颈钩嘴鹛个体和4个完整的线粒体基因(共计3054bp)。基于线粒体数据集的系统发育分析共鉴别出4个线粒体支系同域地区,包括华中地区、滇西北地区、滇南地区和滇东南地区。这些现象可由两个截然不同的进化过程-谱系分化不完全或杂交导致。然而,目前尚未有效方法对二者进行区分。基于溯祖理论,本研究部分提出了一个新的分析思路:近缘种群间的杂交会显著增加线粒体基因的遗传多样性,而对核基因的影响轻微,因此,可使用核基因估算的种群参数进行预测性模拟分析,进而检验谱系分化不完全是否可足以揭示观察到的线粒体支系同域现象。研究中对71-78个棕颈钩嘴鹛个体补测了7个常染色体核基因(共计3708bp)以估计种群参数。模拟分析显示,所有四个地区的线粒体支系同域皆由杂交引起。对这些杂交区的进一步分析揭示了棕颈钩嘴鹛谱系地理研究的数个新格局:包括中国西南地区的次级相遇区,华中地区的完全混群以及华南地区的支系间断分布。 前述分子系统学研究同时揭示棕颈钩嘴鹛相对于台湾钩嘴鹛在线粒体基因树上的并系性,但当时的支持率并不高。为了进一步证明该格局的存在并阐明其背后的成因,随后的研究分别加大了两物种的基因采样力度。研究中使用三种溯祖模拟分析方法(MD,DC和ABC)三种模拟分析方法分析了棕颈钩嘴鹛(47个体)和台湾钩嘴鹛(18个体)的四个线粒体基因(共计3054bp)和9个核基因(4930bp)。基于线粒体的系统发育重建显示台湾钩嘴鹛高支持率与棕颈钩嘴鹛东部支系聚合,而基于核基因的物种树及网络图分析皆显示两物种的分化地位。溯祖模拟分析揭示由中国大陆向台湾的单向基因流导致了这种线粒体——核基因系统发育信号的不一致性。本研究揭示的线粒体袭夺理论将为日后类似研究提供参考作用。

关键词

棕颈钩嘴鹛/分子系统学/线粒体支系同域分布/谱系地理学/线粒体袭夺/地理种群

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授予学位

博士

学科专业

动物学

导师

杨君兴/杨晓君

学位年度

2013

学位授予单位

中国科学院大学

语种

中文

中图分类号

Q95
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