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基于SNPs分子遗传标记的川金丝猴(Rhinopithecus roxellana)保护遗传学研究

程琛

基于SNPs分子遗传标记的川金丝猴(Rhinopithecus roxellana)保护遗传学研究

程琛1
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  • 1. 中国科学院大学
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摘要

川金丝猴(Rhinopithecus roxellana)是我国特有的森林树栖灵长类动物,在漫长的历史时期这一物种曾广泛分布于我国秦岭-淮河线以南广大的山地及丘陵森林区域,从2700年前的战国时期开始,这个物种就频繁见诸于我国众多地区的大量古代文献。这样的情况持续到大约400年前。森林是川金丝猴赖以生存的生态环境,从明代中期开始到二十世纪80年代,我国的山地和丘陵森林生态系统经历了史无前例的破坏,曾经被成片广袤森林所覆盖的大面积山地遭到不可持续性的开发,成为“濯濯童山”,不再适合川金丝猴生存。随着栖息地的大量丧失,川金丝猴的很多种群遭遇灭绝,剩下的种群数量急剧减少,现存种群仅分布于四川、甘肃、陕西和湖北省几片残存的高山林区中,现存栖息地在地理上完全隔离。川金丝猴栖息地的丧失和片断化不仅会导致其种群的减小或消失,更重要的是它还会改变种群的遗传状况,通过强烈的遗传漂变作用威胁到该物种和种群的长期生存。川金丝猴作为我国野生动物保护的旗舰物种,其种群的维持和发展对这些栖息地的森林生态系统具有重要的意义,因此我们亟需基于保护遗传学的研究,分析、制定科学的管理策略来指导我们保护川金丝猴的实践。在以往对川金丝猴各种群的保护遗传学研究中,基于微卫星和线粒体控制区DNA两种分子标记,研究人员得到了不同的种群遗传结构和种群数量历史,造成这种差异的原因是两种分子标记具有不同的突变和遗传方式。 本研究成功地在川金丝猴核基因组中筛选出了数十个SNPs位点;之后基于SNPs分型数据,利用分别来自岷山、秦岭和神农架的66个川金丝猴个体样品,获得了对川金丝猴三个种群遗传多样性、种群遗传结构和种群数量历史的估计;最后利用中性检验方法检测到两个偏离中性的SNPs位点,这些位点在种群间具有显著差异的等位基因频率,显示其与种群的本地适应有关。 SNPs分子标记具有数量多、分布广、突变模型简单等特点,近年来已在种群遗传学和分子生态学中得到广泛应用,然而在非模式物种中,由于基因组DNA序列难于获得,位点不易筛得,SNPs的应用并不普遍,在川金丝猴中未曾被报道。本研究通过三种目标基因组区域方法成功获取了川金丝猴基因组中大量的DNA序列,并以来自各采样地点的24个个体作为筛选池,用DHPLC结合测序的方法从中筛选得到88个SNPs位点。可以认为这种方法能有效地用于在非模式物种中开发SNPs标记。本研究基于其中65个SNPs位点的分型数据,用三种方法对信息缺失的样本进行鉴定,发现其中4个样本可能为滇金丝猴,2个样本为川金丝猴个体,最可能来自秦岭种群。我们使用了足够多,覆盖足够广的样本做筛选池,获得的川金丝猴基因组SNPs位点具有较好的代表性。 基于分别来自岷山、秦岭和神农架的66个川金丝猴个体样品的SNPs分型数据,我们发现各个种群均受到遗传漂变的剧烈影响,并且具有偏低的遗传多样性;三个种群间已形成极显著的遗传分化,种群间近几十年内不存在基因流,表明人类活动所导致的栖息地丧失和破碎化已造成川金丝猴三个种群之间严重隔离;种群数量在一、两千年内和三、四百年内分别检测到了瓶颈事件,这两个时间分别与约2000年前人类首度开始开发这块区域,以及三、四百年前开始大规模破坏森林的时间相一致。研究还发现,秦岭和岷山种群内部分别极显著分化成为两个独立的遗传簇,根据各遗传簇的数量历史,以及各遗传簇间的遗传距离和基因流,我们推测秦岭和岷山的内部遗传分化可能源于不同的原因。 研究表明,川金丝猴三个长期相互隔离的地理种群,在形态、食性和社会结构等方面已经产生了差异,暗示三个种群形成了不同的本地适应性。本研究基于FST的离群位点检测方法在不同种群结构模型下找到6个离群位点,其中分别位于CHRNA1和clusterin基因上的2个位点在所有模型下均被检测为偏离中性。再结合其等位基因频率在各种群中的分布差异,这2个SNPs位点很可能与本地适应有关。期望对这两个位点所在基因组区域进行更深入的研究。

关键词

川金丝猴/单核苷酸多态性/保护遗传学/栖息地片断化/分子遗传标记

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授予学位

博士

学科专业

生态学

导师

李明

学位年度

2014

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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