中缅树鼩(Tupaia belangeri)属攀鼩目(Scandentia)树鼩科(Tupaiidae),为东洋界特有类群,在我国主要分布于云南、贵州、四川、广西和海南岛,是攀鼩目在中国的唯一代表。其分布区环境差异较大,包括高山、高原和热带岛屿等,是研究生物多样性起源和进化的理想类群。同时,中缅树鼩与现生灵长类动物具有较近的亲缘关系,是生物医学研究中的重要模型动物。本论文采用基因组学、代谢组学和形态学的研究方法,从不同学科和组织层次对分布于中国的树鼩进行系统研究,旨在阐明不同种群中缅树鼩的分化程度及其与生态环境之间的关系,为选择实验动物品系的起始种群提供理论依据,为同域分布的小型哺乳动物对不同环境的适应对策和树鼩资源的培育和保护提供科学依据。本论文主要分为五部分:(1)不同种群中缅树鼩的基因组学研究实验中RsaI的酶切效率为92.04%,共得到290.52 Mreads;获得240770个SLAF标签,其中多态性的SLAF标签有200698个;共得到4099128个群体SNP,其中高一致性的群体SNP有208184个。基于SNP,系统发育树和主成分分析显示12个种群的中缅树鼩聚为4支:海南种群一支,大新种群一支,片马和腾冲种群一支,乐业、兴义、河口、昆明、西昌、勐腊、大理和禄劝种群一支;群体遗传结构分析也显示分群数K=4时比较合理,说明所有样品可能来自于4个原始的祖先。与其他种群相比,海南和河口种群的核苷酸多态性(π)和池杂合(hp)值较小,遗传多样性和种群内分化较低。连锁不平衡(LD)分析结果显示:禄劝种群(实验室驯养种群,其亲本捕自禄劝)的LD值比其他种群高,驯养种群由于受到了正选择的作用,表现出较高的LD值。通过选择消除分析,在海南、大新、昆明和片马种群中分别检测到1225、1195、179和1199个基因受到强选择,这些基因主要参与能量代谢过程。Pst和Fst比较分析结果显示:地理距离较大的种群间Fst显著大于各表型性状的Pst,群体处于稳定的平衡选择之中;地理距离较小的种群间Fst显著小于一些表型性状的Pst,群体受到了明显的选择压力。性状关联分析发现体重、体长、尾长、胸宽、前肢长、后肢长、耳长、耳宽、肥满度、毛色、头骨和臼齿形态等表型性状均与SNP位点有相关性,对关联区域的基因进行功能注释分析发现在nr、SwissProt、GO、COG、pfam和KEGG Pathway通路中均注释到了关联基因的功能,这些基因可能是影响中缅树鼩各表型性状的重要基因。(2)不同种群中缅树鼩血清和肝脏的代谢组学研究血清中一共注释到96种代谢物,肝脏中一共注释到90种代谢物,这些代谢物主要集中为初级代谢产物:包括氨基酸、有机酸、脂肪酸,核苷酸、磷酸、多元醇、糖类、胺类和其他物质。主成分和偏最小二乘判别分析显示:血清代谢物中,片马种群多聚聚在一起,西昌种群多聚聚在一起,乐业、兴义和昆明种群多聚聚在一起,大理和腾冲种群多聚聚在一起,海南、大新、河口、勐腊和实验室种群多聚聚在一起,但各种群都有少数样本重叠;肝脏代谢物中,各种群样本都有不同程度的重叠。差异代谢物和代谢通路分析显示:血清代谢物中,高海拔种群三羧酸循环中间产物(柠檬酸、延胡索酸、α-酮戊二酸、琥珀酸和苹果酸)的浓度高于低海拔种群;肝脏代谢物中,高海拔种群脂质代谢物、氨基酸代谢物和尿素的浓度高于低海拔种群,但葡萄糖和糖酵解中间产物的浓度低于低海拔种群。不同种群中缅树鼩各代谢途径代谢物水平的差异可能是动物应对不同生存环境的适应机制。(3)不同种群中缅树鼩头骨和臼齿的几何形态学研究对12个不同种群中缅树鼩的头骨背面、侧面、腹面、下颌侧面以及上下臼齿的形态特征研究发现:头骨侧面、下颌侧面和下臼齿的变异较大,在研究不同种群头骨和臼齿形态差异时更适宜,也更有参考价值;薄片样条法分析显示形变多集中在鼻骨和眼眶等感知部位以及臼齿齿槽和咬合面等与食性相关的部位,这可能与中缅树鼩生存的气候和地理环境相适应;多维尺度分析显示海南、大新、片马和腾冲种群中缅树鼩头骨和臼齿的形态具有明显的地区差异,这些差异可能与中缅树鼩生活环境的经度和纬度有关。以上结果表明:不同种群中缅树鼩头骨和臼齿的形态都有一定的差异,其中,海南、大新、片马和腾冲种群的变异较大,反应了中缅树鼩对不同生态环境的适应性变异。实验结果可为中缅树鼩形态适应以及系统演化的研究提供一定的依据。(4)不同种群中缅树鼩背毛颜色和身体指数的比较研究不同种群中缅树鼩的背毛颜色、外形和头骨数据都存在显著的差异。外形和头骨数据都表现为海南和大新种群较大,乐业、兴义、昆明和西昌种群较小。背毛颜色表现为乐业、兴义、昆明和西昌种群较为接近;河口、大理、勐腊和腾冲种群也较为接近;而海南、大新、片马和实验室种群差异较大。这些变异可能与中缅树鼩的生存环境有关。此外,背毛颜色基本与其生存环境的植被(背景颜色)一致,可能是中缅树鼩逃避捕食者,自我保护的一种策略。(5)不同种群中缅树鼩肥满度和身体组成的比较研究不同种群中缅树鼩的体重和肥满度差异极显著,都表现为海南和大新种群较大,昆明种群最小;不同种群中缅树鼩的内脏器官和消化道形态差异也极显著。这些差异与中缅树鼩的生存环境(食物、温度、光照和海拔等)密切相关。研究结果可为小型哺乳动物应对不同栖息地环境的生理生态学策略提供一些理论依据。综上所述,由于中缅树鼩分布区的环境差异较大,复杂多变的自然环境为其种群分化和扩散提供了广阔的生态位,其具有较高的遗传多样性和表型多态性。12个种群的中缅树鼩可以划分为4大亚群:海南亚群,大新亚群,片马和腾冲亚群,乐业、兴义、河口、昆明、西昌、勐腊、大理和禄劝亚群;现生中国树鼩可能来自于4个原始的祖先。高山、高原和岛屿种群中缅树鼩存在明显的遗传背景差异,地理阻隔造成的遗传结构差异甚至超过了野生和驯化的差异。与其他种群相比,海南和河口种群较适合作为实验动物品系起始种群建立封闭群,并可以作为基础群进行树鼩遗传资源的培育和保护。选择消除分析在海南、大新、昆明和片马种群中都检测到了受强选择的基因,这些基因主要参与能量代谢过程,在中缅树鼩对高海拔和低温环境的适应过程中发挥着重要的作用。基因组上存在影响体重、背毛颜色、头骨和臼齿形态等表型性状的区域和基因。不同种群中缅树鼩各代谢物(尤其是与三羧酸循环、脂质代谢、氨基酸代谢、糖酵解和葡萄糖等相关的代谢物)浓度的差异与其生存环境(海拔、温度和食物等)密切相关。中缅树鼩对不同环境的适应具有较强的可塑性。综合基因组、代谢组和形态学的数据表明:不同种群中缅树鼩在进化过程中不仅受到遗传漂变和基因流的影响,还受到了强烈的自然选择作用,既有维度效应又有海拔效应。