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川金丝猴(Rhinopithecus roxellana)遗传学与栖息地分析

何丽

  川金丝猴为我国所特有的濒危灵长类动物,目前主要分布在陕西、湖北、四川和甘肃四省。近年来,由于森林超强度采伐和人类活动日趋频繁,栖息地丧失与破碎化造成了川金丝猴种群隔离分化、遗传多样性降低。为此,研究川金丝猴不同分布种群的遗传结构、遗传多样性,及对种群栖息地进行分析已显得非常重要。 本研究采用非损伤性取样,运用mtDNA D-loop区基因片段、微卫星位点和性连锁基因性别鉴定的分子标记,分别对湖北神农架国家级自然保护区(以下简称神农架保护区)和陕西长青国家级自然保护区(以下简称长青保护区)川金丝猴种群的遗传多样性和遗传结构进行了系统的研究;在长青保护区川金丝猴野外调查的基础上,应用MAXENT空间模型、多元统计和“3S”技术相结合,开展栖息地选择与适宜性评价的研究。研究结果概述如下: 1)在神农架保护区大龙潭和千家坪2个川金丝猴种群中采集粪便样品123份、肌肉样品3份;长青保护区10个观察种群采集粪便样品186份。以此进行mtDNA D-loop区部分序列PCR扩增,获得了可供神农架线粒体分析用序列36个、长青分析用序列35个。其中,在可比较的397 bp序列中,神农架川金丝猴和长青川金丝猴分别存在23和29个变异位点,多态位点比例为5.79%和7.30%。在神农架36个川金丝猴序列中检测到19种单倍型,单倍型多样性(h)为0.937,核苷酸多样性(p)为0.0097;长青35个川金丝猴序列中检测到20种单倍型,单倍型多样性(h)为0.947,核苷酸多样性(p)为0.0181。由此得知神农架和长青分布区川金丝猴在mtDNA基因水平上存在较丰富的遗传多样性。 2)选用24对猕猴微卫星位点在川金丝猴DNA基因组中进行扩增,经筛选得到9对具有较明显多态性的微卫星位点(D6S474、D3S1768、D1S533、D8S505、D15S644、D1S207、D7S1830、D17S1290、D5S820)。在神农架和长青川金丝猴基因组DNA中,基因分型成功率分别达到87%和91%,平均有效等位基因数(Ne)分别为3.85和4.67。神农架川金丝猴基因杂合度(Ho)介于0.115~1.000之间,平均为0.72,多态信息含量(PIC)介于0.165~0.860,平均为0.60;长青川金丝猴基因杂合度(Ho)介于0.544~0.892之间,平均为0.76,多态信息含量(PIC)介于0.490~0.810,平均为0.67。结果表明神农架和长青分布区川金丝猴在核基因水平上仍具有丰富的遗传多样性。 3)应用性连锁基因标记,在神农架川金丝猴58个特有基因型中,检测出18个雄性和40个雌性个体(1:2.2);在长青川金丝猴147个特有基因型中,检测出56个雄性和91个雌性个体(1:1.7)。该方法科学可靠、简便易行,特别适用于粪便DNA的检测。 4)经mtDNA D-loop区基因序列检测和微卫星标记,表明神农架川金丝猴大龙潭人工补食和千家坪种群间出现了显著的遗传分化,检测结果mtDNA D-loop区(Fst=0.4752)较微卫星标记(Fst=0.0734)要大。依据线粒体基因序列数据生成的NJ树和微卫星标记数据构建的UPGMA树,以及利用贝叶斯聚类分析,均显示由神农架2个种群分化为3个较大的分支,且可以看出大龙潭人工补食和千家坪种群间还存在着基因交流。 5)通过mtDNA D-loop区基因序列检测和微卫星标记,发现长青保护区川金丝猴10个观察种群具有丰富的基因交流,没有形成明显的遗传分化和显著的遗传结构。继微卫星数据首次采用景观遗传学GENELAND空间直观模型,将这10个观察种群定义为4个大的种群,目前尚未出现因道路、河流等生态因子导致的种群地理隔离和基因流阻隔作用。 6)采用单倍型歧点分布、Tajima s D和Fu and Li s D中性检验,结果表明神农架和长青分布区川金丝猴均经历过近期的种群扩张事件,或者具有相对复杂的种群历史和种群结构。 7)根据长青保护区215个川金丝猴野外活动样方数据主成分分析,距主干道距离和植被类型构成了川金丝猴栖息地选择的关键因子,灌木密度、灌木盖度、乔木平均胸径、乔木高度、乔木郁闭度及坡度构成了影响川金丝猴栖息地选择的其他重要因子。综合各主成分特征值及生境因子频次分析,川金丝猴一般喜欢人为干扰小,灌木密度较小、盖度适中,乔木长势良好,坡度平缓的区域活动。 8)应用MAXENT生态位模型模拟长青川金丝猴适宜栖息地的空间分布,发现保护区内川金丝猴栖息地质量较好,空间分布连通性良好,没有呈现出明显的栖息地破碎化斑块,进而从空间层面上为分子生物学标记验证了长青保护区川金丝猴种群未发生明显的遗传分化。川金丝猴栖息地质量主要受最热月最高温、年均温、降水的季节变动、海拔、年降水及坡度等环境因子的影响。适宜栖息地主要分布于离主干道较远的沟谷两侧、中高海拔的落叶阔叶林和针阔混交林,面积为6360.70hm2,约占保护区总面积的18.12%;当前还有45.15%处于次适宜状态。 本文根据保护遗传学、景观遗传学的原理和方法,结合川金丝猴种群的现状,为川金丝猴种源保存和种群复壮提出几点保护建议。……   
[关键词]:川金丝猴;自然保护区;遗传多样性;遗传结构;栖息地分析
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:石河子大学2010年