基于微卫星和线粒体Cytb标记的版纳鱼螈谱系地理学与保护遗传学研究

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本研究通过对版纳鱼螈微卫星文库的构建和多态性信息位点的分离和筛选工作,成功开发了版纳鱼螈的15个位点微卫星分子标记;同时利用Genebank发表的版纳鱼螈线粒体基因全序列成功设计出扩增线粒体基因组细胞色素b基因(mtDNACytb)全序列的引物。利用上述筛选得到的多态性位点微卫星标记和mtDNA Cytb序列对来自云南、越南、广西和广东的7个采样点的158个版纳鱼螈进行了种群谱系地理学和保护遗传学等方面的研究。本研究得到的主要成果如下:第一部分:版纳鱼螈分子生态学研究中的遗传标记的筛选。(1)基于FIASCO方法对版纳鱼螈微卫星文库的构建和多态性信息位点的分离和筛选。总DNA经过酶切连接、生物素探针杂交、磁珠洗脱和双链恢复步骤后得到富集微卫星的双链DNA片段,然后再经过重组质粒、转化克隆、菌液三引物PCR后经测序、引物的设计和扩增条件的摸索、基因分型和数据分型等步骤后,得到15个稳定的四碱基重复(ATAG)n版纳鱼螈微卫星位点。使用来自勐腊种群的32个个体进行检测,发现15个微卫星位点的等位基因数目Na为3~13,观察杂合度Ho和期望杂合度He分别为0.036~0.935和0.105~0.892。在15个位点中,只有四个位点明显偏离Hardy-Weinberg平衡,其他位点均未发现偏离现象。此外,研究发现各位点之间未发现连锁不平衡的现象。(2)版纳鱼螈线粒体细胞色素b基因引物的设计和序列扩增及测序。成功设计了扩增版纳鱼螈mtDNA Cytb全基因的三条引物(L14014、H15198和L14500),其中L14014和H15198是Cytb的扩增引物,而L14500是测序时的中间引物。第二部分:基于微卫星和线粒体Cytb序列标记的版纳鱼螈的谱系地理学和保护遗传学研究。(1)版纳鱼螈种群遗传多样性研究。五大种群的7个采样点的158个个体的Cytb基因全部扩增成功,并成功获得157条版纳鱼螈Cytb基因全序列(1143bp)。基于线粒体数据这里共定义了 16个单倍型、单倍型多样性(h)为0.657、核苷酸多样性(π)为0.0070。基于微卫星数据发现每个位点的平均等位基因数(MNA)从3.71到8.29,观察杂合度(Ho)为0.462到0.666,期望杂合度(HE)为 0.479 到 0.715,Hardy-Weinberg 平衡检测表明在 75 次 Hardy-Weinberg平衡测试发现只有5次明显偏离(P<0.05),而未发现连锁不平衡的现象。(2)种群遗传结构和谱系地理学研究。线粒体和微卫星数据在分析种群间的遗传分化时显示出一致的结果,大部分种群间值均在统计上得到显著支持(P<0.05)。基于mtDNA和微卫星数据分析,各种群的遗传分化(FST)数值的变化范围分别为0.0004~0.8964和0.0273~0.3478。其中版纳种群(BN)和其他四个种群(BL/VN/YC/DQ)之间的遗传分化最大。而且通过STRUCTUR软件聚类分析发现,种群间存在明显的聚类关系。当K=2时,有两个明显的集群被检测:来自云南省西双版纳的版纳鱼螈个体聚为一簇,来自广西省、广东省和越南的版纳鱼螈聚为另一簇。而当K=3时,个体被分为三个集群:来自云南西双版纳的版纳鱼螈仍然单独聚为一簇,来自越南、广西和广东阳春的个体聚为另一簇,来自广东德庆的版纳鱼螈此时单独聚为一簇。单倍型网络关系图显示,所有个体形成了两大分支。云南西双版纳种群(BN)与其他种群分离独立形成一支,而广西的北流种群(BL,包括大旺、六麻及平政)、越南种群(VN)、广东的阳春种群(YC)和广东的德庆种群(DQ)聚为另一支。(3)种群历史动态分析。基于线粒体数据的Fu和Tajima等中性检验和种群增长参数(g)方法均显示种群未经历明显的扩张。基于微卫星数据的种群近期动态及遗传瓶颈的分析主要采用两种途径:杂合子检验法和贝叶斯法。杂合子检验法基于三种不同的微卫星突变模型(IAM,SMM,TPM)显示,种群未经历过种群近期的瓶颈效应。而通过使用Msvar贝叶斯方法,通过推断当前有效种群(N0)及历史有效种群(N1)大小、种群波动的时间尺度(T),研究结果显示种群长期以来都在衰退中。总结:通过上述分析,我们推测目前中南南部两广地区的版纳鱼螈有可能是由中南半岛快速扩张而来。研究发现版纳鱼螈存在两个进化显著单元,此外考虑到德庆种群在珠江北岸可能与南岸种群之间存在隔离,因此可设立西双版纳、两广-越南种群和德庆三个管理单元进行保护。
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