宁陕齿突蟾分子生态学研究

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本文采用线粒体DNA——细胞色素b(cyt b)和细胞色素c氧化酶亚基I(COI)基因的联合数据,利用分子生态学的基本研究方法对宁陕齿突蟾(Scutiger ningshanensis)的种群遗传结构、历史生物地理、种群动态历史以及景观特征对遗传分化的影响进行了系统的研究。研究结果表明宁陕齿突蟾的遗传分化较高,在大多数种群中遗传分化显著,共检测到3个谱系(进化枝)。这3个谱系分别是佛坪-太白谱系、宁陕谱系和伏牛山谱系,白西而东沿秦岭山脉分布。宁陕齿突蟾种群具有显著的谱系地理结构,即每一个谱系对应一个特定的地理分布区域。佛坪-太白谱系位于秦岭西段、宁陕谱系位于秦岭中段,伏牛山谱系位于秦岭东段。系统发育关系和SAMOVA的分析结果表明,82.15%的遗传变异来自种群之间,种群内部的变异仅占17.85%。Mantel检验结果显示,宁陕齿突蟾种群的配对计算地理距离与配对计算遗传距离之间显著相关(回归系数=0.001286,相关系数=0.77051,p (rrand≥robs)=0.0185<0.05),表明细胞色素b和细胞色素c氧化酶亚基Ⅰ基因序列的遗传分化存在距离-隔离(isolation by distance,IBD)模式,由此反映了遗传变异的分布主要是由于地理分隔所致。不同种群或谱系之间的种群扩张或收缩、以及遗传分化可通过地形、秦岭山脉的反复隆升和上新世或更新世的气候周期来解释。种群动态历史分析表明,宁陕齿突蟾在距今4万年前经历了种群的快速扩张,当前种群规模的缩小在很大程度上是环境变化所致。尽管基于统计谱系地理学的研究没有确定出宁陕齿突蟾避难所的位置和数量,但结果表明其当前种群来自不同的冰期避难所。共检测到3个遗传屏障,第一个位于太白县黄柏塬-佛坪县凉风垭和宁陕县之间,第二个位于宁陕县和伏牛山之间,第三个位于伏牛山的老君山和白云山-石人山之间。景观遗传学研究结果表明,宁陕齿突蟾各种群之间的基因流路线受地形的影响和制约,种群间的个体迁移不会越过高山进行。地形对遗传连接度形成至关重要。相比距离-隔离模式,地形能显著地解释遗传分化上的更多变异。地形、气候变化和反复的种群扩张或收缩共同导致宁陕齿突蟾的遗传变异水平较高。本研究发现宁陕齿突蟾可能是一个隐种复合体,存在3个潜在的隐种。系统发育研究推断得到的3个进化枝可以当做3个相应的保护管理单元(MUs),在今后制定宁陕齿突蟾保护对策时应予以考虑。
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