合征姬蛙的谱系地理学与种群遗传结构研究

【作者】 赵彦禹； 李学英； 王大中；

【机构】 遵义医学院；

【摘要】 两栖动物的扩散能力有限,容易受地质、历史、气候事件等因素的影响而产生分歧演化,是研究生物地理的良好模式生物。合征姬蛙主要分布在秦巴山区和大别山区海拔800米以上的山间水塘和稻田附近,分布呈现片段化,近年来此种动物的分布面积逐渐减少。但是它的谱系地理学和种群遗传结构迄今为止却鲜见报道。本研究中我们应用线粒体细胞色素b基因和COI基因的部分片段去分析合征姬蛙的种群遗传结构和谱系地理结构。我们探究复杂的山势地形是否能对此种动物的遗传结构产生影响,同时我们也探究第四纪冰川时期的气候变化是否对这两种动物的地理分布产生了一定的影响。获得18个居群的229个合征姬蛙个体标记序列,系统发育分析显示出两个明显分化的线粒体DNA进化枝系,这两个进化枝恰与被复杂的山势和长距离隔离开的秦巴山区和大别山区吻合。分子变异分析(AMOVA分析)表明主要变异存在于秦岭—大巴山种群和大别山种群之间,这意味着这两大种群之间存在着限制性基因流,它们可以被分成两个保护单元来加以保护。SAMOVA分析表明合征姬蛙存在明显的谱系地理结构。Mantel检验结果表明遗传分化和地理距离之间存在显著性关联(R=0.7491,p=0.0<0.01),符合距离隔离模型(IBDM)的推断。种群比较表明居群间存在显著的遗传分化(FST=0.96418)。嵌套进化枝分析表明在不同居群内存在限制性基因流。离差平方和(SSD)和粗糙指数(R,Harpending’s raggedness index)检验显示秦岭-大巴山种群和大别山种群经历了快速扩散(sudden expansion)的假设。而错配分布和中性检验拒绝该物种经历了快速的种群扩张的假设。由最大简约网络图可知两个子网络图并不连接。BSP分析和公式T=τ/(2ut)计算得出合征姬蛙种群历史上的扩散时间在更新世晚期0.05?0.015Myr,BEAST估算合征姬蛙秦岭-大巴山种群和大别山种群的分异时间在早上新世的4.45 Myr。总之,复杂的地形和遥远的距离使得了合征姬蛙具有明显的遗传多样性和谱系地理结构,第四纪冰期的气候变化可能对合征姬蛙的分布产生了一定的影响。更多还原