黑顶麻雀繁殖群体的遗传多样性及群体间空间遗传结构

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遗传多样性是一个物种生存的基石,遗传多样性水平反映了物种的进化潜力。群体遗传多样性是指一个群体内所有个体的遗传变异总和,而遗传变异在群体间具有一定的空间分布规律时,则认为具有群体间空间遗传结构。群体间空间遗传结构及其影响因子的研究是探讨物种形成和适应进化的基础,对斑块化生境中的物种保护也有重要指导意义。本研究以荒漠区代表物种黑顶麻雀为研究对象,于2020年6月~8月,以A区(位于甘肃安西极旱荒漠国家级自然保护区南片)为研究中心,采集到方圆约200km范围内15个繁殖群体693个样本,利用14个微卫星位点的信息,对繁殖群体的遗传多样性及群体间遗传结构进行了分析,阐述斑块状分布的繁殖群体间基因交流状况,探究空间遗传结构与扩散的关系。通过分析,主要得到以下研究结果:(1)黑顶麻雀繁殖群体的Shannon信息指数(I)的变化范围是1.650~2.010,基因多样性(A)在0.771~0.833之间变化,期望杂合度(He)为0.726~0.818,平均期望杂合度为0.774。各繁殖群体遗传多样性指标相近,且均有较高的多样性水平。但是有效等位基因数(Ne)在4.502~6.218之间变动,平均有效等位基因数仅5.352,远小于平均观测等位基因数(Na,9.534),容易在基因传递中丢失,因此,丧失基因多样性的风险较大。各繁殖群体的观测杂合度均低于期望杂合度,说明群体内存在较多的纯合子基因型,杂合子基因型相对较少;且近交系数(FIS)在0.267~0.398之间波动,除4个位点有较多繁殖群体符合哈-温平衡外(ns),其余10个位点均显著偏离哈-温平衡,这些结果都表明黑顶麻雀群体内存在一定程度的近亲繁殖。(2)15个繁殖群体间,基因流Nm值的范围在8.831~402.976,繁殖群体间基因流均大于1,说明黑顶麻雀各繁殖群体间基因交流较频繁,具有广泛性和不均衡性。繁殖群体间具有较高的遗传一致度(GI,0.774~0.973),遗传距离小(GD,0.028~0.257),各群体的亲缘关系都较近;且所有个体聚类分析的结果显示,各繁殖群体的个体在处于混杂状态,无法将个体通过群体单位进行区分,黑顶麻雀各繁殖群体具有非常高的遗传相似度。15个繁殖群体的AMOVA分析结果表明,群体间的遗传变异仅占总遗传变异的0.5%,而有71.32%的遗传变异发生在所有个体之间(P<0.001);Nei’s基因分化系数的结果也表示一致,群体内遗传多样性(HS)平均值(0.797)极大程度上接近总遗传多样性(HT)的平均值(0.804),说明遗传变异主要发生在繁殖群体内部,繁殖群体间的分化程度非常低。(3)空间自相关分析的结果显示黑顶麻雀繁殖群体间不存在空间遗传结构,随着空间直线距离的延伸,黑顶麻雀繁殖群体的遗传距离与空间距离并没有显著相关性。黑顶麻雀各个繁殖群体内多数微卫星位点显著偏离哈-温平衡,杂合子基因型相对较少,但群体均保持较高的遗传多样性,群体间的遗传分化弱,具有广泛的基因流和较高的遗传相似度。以往的研究表明,黑顶麻雀繁殖群体内个体倾向于亲缘关系近的在一起,形成亲缘群体的结构特征,这是其繁殖群体内均有一定程度的近亲繁殖现象的原因;在繁殖期后的秋冬季节,各群体集群游走于各个栖息地之间,过程中不断迁出和增添个体,导致群体中基因混杂的特点,保证了各群体较高的遗传多样性和广泛的基因流。黑顶麻雀非繁殖季的这种群体流动扩散模式,是造成斑块状繁殖群体间遗传相似度高、没有空间遗传结构的主要原因。
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