摘要
鼢鼠亚科(Myospalacinae)隶属于啮齿目(Rodentia)、鼹形鼠科(Spalacidae)，包括平颅鼢鼠属（Myospalax）和凸颅鼢鼠属（Esopalax），主要分布在东亚，其中凸颅鼢鼠仅分布在我国。鼢鼠尤其是凸颅鼢鼠属分类存在诸多争论，种间系统发生关系也尚无定论。本研究对中国分布的鼢鼠进行了广泛调查和采样，首次报道了3种鼢鼠的线粒体基因组特征，结合近缘种线粒体基因组探讨了鼹形鼠科内三个亚科的亲缘关系;对中国分布的鼢鼠亚科2属8个种/亚种从形态和线粒体基因组两个层面，采用几何形态测量法和系统发育分析的方法，研究了鼢鼠的分类及亲缘关系;并对青藏高原特有种高原鼢鼠的高原适应机制进行了研究。主要研究结果和结论有以下几点: 1.基于几何形态测量法对涵盖我国所有鼢鼠分布区的全部8个鼢鼠种/亚种224个样本头骨背面23个标志点、44个半标志点以及腹面29个标志点的研究表明:平颅鼢鼠属下草原鼢鼠（Myospalax psilurus）和东北鼢鼠（M.psilurus）形态差异显著，东北鼢鼠独立物种地位成立;凸颅鼢鼠属备受争议的高原鼢鼠（E.baileyi）、甘肃鼢鼠(E.cansus)、秦岭鼢鼠（E.rufescens）与中华鼢鼠（E.fontanierii）等无争议物种形态差异明显，具有独立的形态鉴定特征，支持高原鼢鼠、甘肃鼢鼠、秦岭鼢鼠的独立物种地位;几何形态测量分析结果为颧弓等性状用于鼢鼠物种鉴定的合理性提供了证据。8种鼢鼠头骨平均形态聚类分析结果显示平颅鼢鼠属聚成一支，凸颅鼢鼠属聚成一支，支持鼢鼠亚科分为平颅鼢鼠属和凸颅鼢鼠属的观点。中华鼢鼠位于凸颅鼢鼠属支的基部，是形态上最原始的物种;高原鼢鼠和斯氏鼢鼠聚到一起，从形态上看二者具有较近的亲缘关系;甘肃鼢鼠、罗氏鼢鼠、秦岭鼢鼠三者聚成一支，三者形态更相近。 2.通过Illumina测序技术首次获得了中华鼢鼠、斯氏鼢鼠(E.smithii)和秦岭鼢鼠的线粒体基因组序列。新测定的3个鼢鼠线粒体基因组长度介于16，350-16，369bp之间，包括13个蛋白编码基因，2个rRNA基因和22个tRNA基因，外加1个D-loop区。线粒体基因组的组成和基因排列顺序与已发表的鼹形鼠科物种一致。三个线粒体基因组A+T含量明显高于G+C，且存在A偏斜和C偏斜，蛋白编码基因中，倾向使用富含A、T的密码子及第三位上是A、T的同义密码子。除tRNA-Ser2缺失DHU臂外，其他的tRNA均可形成典型的三叶草二级结构。三个线粒体基因组蛋白编码基因的Ka/Ks值均小于1，显示可能受到了纯化选择。 3.基于新测定的3个鼢鼠线粒体基因组及GenBank中近缘物种的线粒体基因组，对鼹形鼠科物种分别采用ML法和BI法进行系统发育重构，得到了具有极高支持且拓扑结构完全一致的系统发生树，三个亚科均形成单系群，三者间的系统发育关系为（（鼢鼠亚科，盲鼹鼠亚科）竹鼠亚科），竹鼠亚科位于进化树的基部，鼢鼠亚科与盲鼹鼠亚科构成姊妹群。 4.基于基因组重测序技术，对我国境内36个样点39个鼢鼠样本进行测序，拼接组装获得线粒体基因组序列，并结合已公布的东北鼢鼠河南淮阳样本的线粒体基因组进行我国鼢鼠亲缘关系分析。结果表明，每个样本的比对片段(Mapped reads)数为85，770-643，873，线粒体基因组平均覆盖深度782×至5，778×。利用线粒体基因组13个蛋白编码基因，8种鼢鼠间平均遗传距离、个体间成对的遗传距离结果以及构建的ML树和BI树都支持高原鼢鼠、甘肃鼢鼠、秦岭鼢鼠独立物种地位成立。遗传距离和系统发生分析结果显示，凸颅鼢鼠属内中华鼢鼠是最古老的物种，高原鼢鼠与斯氏鼢鼠亲缘关系最近，甘肃鼢鼠、罗氏鼢鼠和秦岭鼢鼠亲缘关系近，该结果与头骨形态分析结果一致。 5.对鼢鼠亚科青藏高原特有种高原鼢鼠开展了三个海拔种群(L、M、H)的转录组测序和比较分析。基于SNPs位点数据的系统发生和主成分分析都聚成了三个与海拔一致的群系，三个不同海拔生态类群明显分离，但H组相较于M和L组的差异更大。SNPs位点数、特有SNPs位点、同义突变和非同义突变数均表现为随海拔上升而增加，遗传多态性分析表明H种群具有最高的遗传多样性。与青藏高原地区高原鼢鼠近似海拔分布的牦牛、绵羊、山羊、藏猪的SNPs比较分析显示，高原鼢鼠与其他高原动物的突变频率和碱基替换规律相似。 6.高原鼢鼠三个海拔种群间基因表达模式、表达谱均具有明显差异，种群M与H间差异表达基因数量最多，有1，056个功能基因表达显著上调，GO分析揭示差异表达基因主要与应对海拔升高导致的缺氧等胁迫程度增加有关，在缺氧条件下，COX1和EPAS1等基因呈现过表达。 7.FST和GST分析显示三个海拔种群间均存在分化，但L与M组之间分化程度低，而H组与L、M之间均发生了明显分化。基于固定指数(FST和GST)的异常位点分析分别识别出了191个和211个基因在L、M和H种群间发生了高度分化，其中APOPT1、COX1基因分化程度很高。选择分析表明H组中共有3，379条基因具有被选择倾向，其中有1，039条基因具有独特的突变，基因COX1、EPAS1以及EGLN1显示出强选择信号，与其它25个物种比较发现高原鼢鼠EGLN1和EPAS1基因具有特有氨基酸突变位点，受选择基因与缺氧耐受、高碳酸血症、ATP-通路、能量代谢和温度变化有关。 8.三个海拔高原鼢鼠种群比较转录组分析结果表明在868m的海拔范围内，随海拔升高，高原鼢鼠转录组表达发生了适应性改变，尤其是接近高原鼢鼠分布海拔上限的M到H，这400多米的海拔上升范围内可能存在着影响高原鼢鼠生存调控的重要阈值。本研究揭示了青藏高原地区不同海拔环境压力下，高原鼢鼠高原适应的遗传机制。 以上研究结果表明，在鼹形鼠科中，鼢鼠亚科与盲鼹鼠亚科亲缘关系较近，鼢鼠亚科凸颅鼢鼠属受到争议的斯氏鼢鼠、高原鼢鼠、甘肃鼢鼠、秦岭鼢鼠独立物种地位成立，中华鼢鼠是凸颅鼢鼠属中最古老的类群，高原鼢鼠通过遗传变异和转录表达调控适应高原环境胁迫。今后可综合基因组学和表观遗传学，研究鼢鼠的起源、分化及适应机制。
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