神农架川金丝猴的遗传多样性及保护研究

发布时间：2017-04-30 20:05

  本文关键词：神农架川金丝猴的遗传多样性及保护研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：川金丝猴(Rhinopithecus roxellana)属灵长目(Primates)猴科(Cercopithecidae)疣猴亚科(Colobinae)仰鼻猴属(Rhinopithecus),是我国特有的金丝猴种之一。目前仅分布在四川北部及甘肃南部、陕西秦岭和湖北神农架这三个隔离的地理区域,属于濒危的物种。神农架川金丝猴种群是分布在最东端的孤立川金丝猴种群,该群体数量分布最少,但在它遗传上具有一定的独特性,在进化史上占有重要地位,对这一川金丝猴种群的保护具有重要的意义。由于上个世纪后半叶开始的大规模商业采伐,神农架林区遭到了严重的破坏,很多曾经密布原始林的地区由于采取皆伐已变成了高山草甸,加上人类活动的干扰,导致神农架川金丝猴的栖息地破碎化、适宜栖息地面积减少,这可能威胁该种群的生存；另外,神农架川金丝猴人工补食群体自从招引成功后,相对稳定的活动在一个小区域内,随着家庭中主雄的变化,可能存在亲子关系不清的情况,以及可能存在近亲繁殖。了解神农架自然保护区川金丝猴遗传多样性状况、掌握群体间遗传结构和基因流状况、分析神农架川金丝猴种群濒危机制等是目前该群体保持可持续性发展所面临的重要问题之一,同时也是制定合理、可行的保护和管理措施的前提和基础。鉴于此,本研究利用微卫星DNA遗传标记,结合景观参数,对神农架川金丝猴进行了遗传多样性及保护研究,主要研究和结论包括：(1)改进和完善了基于微卫星DNA的适用于神农架川金丝猴遗传多样性研究方法体系。通过川金丝猴毛发和血液样本为参照,以PCR成功率作为因变量,粪便的保存方法和保存的时间为自变量,比较每个处理组合的PCR成功率,找到合适此次粪便样本的保存方法(干燥-冷冻法)。并通过实验,改进粪便DNA提取和PCR扩增的方法,提高PCR扩增成功率。同时,筛选了16个微卫星位点作为本次研究的分子标记,其中12个能在神农架川金丝猴粪便DNA样本中稳定扩增,各位点均无检测到无效等位基因,各位点累计PID值和PIDsib值分别为2.99E-8和3.80E-4,可用于个体识别及遗传多样性等研究。(2)开展了神农架川金丝猴种群的遗传多样性和景观遗传研究。基于粪便DNA微卫星遗传标记的分子数据和景观技术相结合,掌握神农架不同群体川金丝猴的遗传多样性水平、不同群体间基因流状况,并对影响神农架川金丝猴遗传多样性的主要因素进行探讨。在455份粪便样本中,共得到316个不同的个体；12个位点上共检测到62个等位基因,每个位点检测到4-7个不等,位点的平均等位基因数目为5.17；各群体间、各居群间的优势等位基因分布基本一致,等位基因频率低于0.10的等位基因分别均占到了一定的比例(21.53%～43.56%)；基于12个微卫星位点,神农架整体的平均期望杂合度、平均观察杂合度、和多态性信息含量分别为0.626、0.559和0.650,群体间、居群间的各多样性指数差异不显著。用STRUCTURE软件对神农架川金丝猴种群进行遗传结构的分析,发现当K=4时,后验概率自然对数值(lnP(D))最大,推断人工补食群体与神农架其他群体发生了分化或者有分化的趋势,以及在活动在大龙潭区域的川金丝猴群内部和活动在金猴岭区域的川金丝猴群内部可能也存在遗传分化的趋势。结合分子数据和景观参数,发现神农架川金丝猴的遗传距离与地理距离相关程度不显著,推断神农架金丝猴居群相互之间的遗传差异并不是简单的地理距离所导致,林区内的公路和栖息地间的灌丛、草地等对猴群的迁移造成了一定的障碍。由于神农架川金丝猴整体的遗传分化程度小(Fst=0.042),建议仍做为一个单元进行保护；引导人工补食群体群与神农架其他川金丝猴群进行交流；先在大龙潭区域内和金猴岭区域内破碎化的川金丝猴适宜栖息地间建立生态廊道,再慢慢拓展到整个神农架林区,使川金丝猴适宜栖息地的面积和质量得到扩大和提高。(3)开展了神农架川金丝猴人工补食群的遗传多样性评价与保护研究。基于微卫星分子标记,对人工补食群的遗传多样性水平、亲缘关系及近亲繁殖状况进行评估和了解,并摸索亲权关系鉴定的分子生物技术,为准确的家庭谱系构建奠定基础。选用的微卫星标记在51个样本中均成功扩增,共检测到56个等位基因,每个座位的等位基因数在2-5个之间,平均等位基因数为3.73；位点的平均观察杂合度、平均期望杂合度、平均多态信息含量分为0.621、0.595、0.533；基于所选的微卫星位点,与神农架其他居群相比,该群体遗传多样性水平属于中等水平。亲权鉴定中确定了11个父-母-子单元,亲本间亲缘系数均小于0.1875；但是群体平均亲缘系数为0.1108,具有亲缘关系的个体对达21.64%,在现有的6个家庭单元中有两对候选亲本具有亲缘关系,表明该群体存在较高的近交风险。在遗传多样性未来趋势模拟中,发现种群数量和性别比例对其遗传多样性有影响。为避免近亲交配,保持群体的遗传多样性水平,建议基于微卫星等分子标记做好金丝猴人工补食群的个体识别工作,完善家庭系谱,明确繁殖个体的遗传背景；迁出群体中具有亲缘关系较多的雌、雄个体,并引入一批有效的建群者来增加种群的数量及优化雄雌的比例。(4)开展了基于遗传多样性的繁育群体的建立与保护研究。基于微卫星分子标记,确定繁育种群个体的遗传谱系,明确繁育群体的遗传结构,评估群体的遗传多样性水平,并根据遗传相关分析结果,对繁殖群体的管理提出相关建议。用筛选的16个等位基因在繁育群体中共检测到53个等位基因,每个位点得到的等位基因为2-5个,覆盖神农架整体的61.29%等位基因(SSR01-SSR12);结合基于微卫星数据通过对未来100年遗传多样性的变化趋势模拟的结果,建议尽快增加繁育群体金丝猴的数量,为遏制遗传多样性的丧失,繁育群体的数量需要达50～100。在母本清楚的情况下,基于微卫星位点成功鉴定了父-子关系,置信度均达到95%,亲缘系数显示亲本间均无亲缘关系。神农架繁育基地川金丝猴群体的整体亲缘系数为0.0883,繁殖群体中共有10个亲缘关系对(两两之间亲缘关系大于0.1875)。在之后的管理中应该注意对后代的遗传贡献率均衡、保持繁殖群体中雌雄比例、使群体的有效种群大小达到最大化等。根据亲缘关系最小、遗传贡献率均衡等原则,结合实际情况,建议将GM1与GM6, GM12与GM11, GM8与GM10和GM03, GM2与GM5和GM4分别组建家庭。当有合适的有效个体补充进入群体时,考虑将关系对较多的GM5、GM6、GM10和GM12迁移出繁育群体,再根据实际情况重新组织家庭。
【关键词】：川金丝猴 遗传多样性 微卫星DNA 濒危机制 景观遗传学
【学位授予单位】：中央民族大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：Q953
【目录】：

• 摘要4-9
• ABSTRACT9-22
• 第一章 绪论22-43
• 第一节 研究背景22-23
• 第二节 遗传多样性23-26
• 第三节 分子标记及应用26-34
• 第四节 保护和景观遗传学34-36
• 第五节 川金丝猴的现状及其保护遗传学研究进展36-41
• 第六节 神农架川金丝猴及研究目的与意义41-43
• 第二章 研究区域和研究方法43-54
• 第一节 研究区域43-45
• 一 地理位置43
• 二 自然条件43-44
• 三 生物资源44-45
• 第二节 研究方法45-54
• 一 样本采集45-46
• 二 DNA提取46-49
• 三 分子标记49-52
• 四 主要试剂和仪器52-54
• 第三章 神农架川金丝猴粪便DNA方法的优化与微卫星位点的筛选54-67
• 第一节 研究目的54-55
• 第二节 研究材料与方法55-58
• 第三节 研究结果58-63
• 一 粪便DNA的检测58-59
• 二 微卫星位点的选择59-61
• 三 粪便DNA微卫星引物的扩增61-63
• 第四节 讨论63-67
• 第四章 神农架川金丝猴的遗传多样性和景观遗传分析67-89
• 第一节 研究目的67-68
• 第二节 研究材料和方法68-72
• 第三节 研究结果72-82
• 一 个体识别及分布72
• 二 遗传多样性72-77
• 三 遗传结构77-80
• 四 近交系数80-81
• 五 景观遗传结构分析81-82
• 第四节 讨论82-87
• 第五节 神农架川金丝猴遗传多样性的保护建议87-89
• 第五章 神农架川金丝猴人工补食群的遗传多样性评价与保护89-101
• 第一节 研究目的89-90
• 第二节 研究材料和方法90-92
• 第三节 研究结果92-98
• 一 神农架川金丝猴人工补食群的遗传多样性92-95
• 二 神农架川金丝猴人工补食群的亲权鉴定与亲缘关系95
• 三 神农架川金丝猴人工补食群遗传多样性模拟95-98
• 第四节 讨论98-100
• 第五节 神农架川金丝猴人工补食群的遗传多样性保护建议100-101
• 第六章 神农架川金丝猴繁育群体的建立与保护101-114
• 第一节 研究目的101-102
• 第二节 研究材料与方法102-104
• 第三节 研究结果104-108
• 一 遗传多样性104-105
• 二 亲子鉴定105-107
• 三 个体间的亲缘关系107-108
• 四 遗传多样性的模拟108
• 第四节 讨论108-112
• 第五节 神农架川金丝猴繁育群体的遗传多样性保护建议112-114
• 第七章 结论114-117
• 参考文献117-132
• 致谢132-133
• 攻读学位期间发表的学术论文目录133

【参考文献】

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本文编号：337480