猫科动物分子系统发育及虎的保护遗传学研究

《猫科动物分子系统发育及虎的保护遗传学研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《猫科动物分子系统发育及虎的保护遗传学研究（4页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、猫科动物分子系统发育及虎的保护遗传学研究猫科动物处于食物链的顶端。 由于近两个世纪以来的人为和自然因素的影响,使得很多猫科动物处于易危至濒危状态。为了保护猫科动物 , 科学家们对它们进行了大量的保护遗传学研究工作。相对于保护遗传学研究中对受保护物种的关注度, 保护遗传学研究所使用的分子标记工具的开发并不广泛。本研究进行了一系列猫科动物保护遗传学相关研究。构建猫科动物系统发生关系框架 , 探索猫科动物演化历史。构建可广泛应用于猫科动物保护遗传学研究中的分子标记开发策略, 对猫科动物进行了一系列保护遗传学分子标记(SSR分子标记和 DNA测序 ) 开发及检测工作 , 并以圈养东北虎种群为研究对象进

2、行保护遗传学应用。 (1) 本研究首先基于线粒体基因组对猫科动物乃至猫型亚目进行了系统发生关系框架的构建工作。成功的重建了猫科动物系统发生关系框架 , 为猫科动物多样性的发现和保护提供依据。本研究同时还分析了猫科动物的母系分歧时间 , 认为猫科动物起源于约 32 16.8 Ma 。对比全球气候变化历史 , 我们发现中中新世以来的全球气温下降持续驱动了猫科动物乃至猫型亚目物种的大量分化。 (2) 本研究基于己完成核基因组测序信息 , 对猫科动物四个物种基因组中不同结构 SSR含量进行了统计分析 , 初步了解了各类型 SSR在猫科动物基因组中的分布情况。分析显示不同结构 SSR在猫科动物基因组中所

3、含比例很相近。 同时本研究还开发出大量猫科动物尤其是豹亚科动物的潜在可扩增 SSR分子标记 ( 虎,1.87 105 个; 豹,2.69 105 个) 并对这些位点设计引物。同时本研究还发现了猫科动物, 乃至其他动物基因组中存在多拷贝SSR分布的现象。这些分子标记可供猫科动物保护遗传学研究中参考使用。本研究为猫科动物保护遗传学研究提供了可通用的分子标记开发策略。(3)本研究以 37 只圈养东北虎为研究对象, 应用 IlluminaHiseq 测序平台对 70 个潜在可扩增 SSR(PALs)分子标记进行重复区长度多态性检测, 旨在验证这些SSR分子标记是否存在重复区长度多态性, 即是否适合作为

4、东北虎种群的保护遗传学研究的分子标记工具。本研究构建了一套生物信息学序列获取策略, 并检测到这70 个 SSR分子标记中有 9 个 SSR分子标记重复区长度单倍型数量<5;5个分子 SSR标记重复区长度单倍型数量为5-10;22 个 SSR分子标记重复区长度单倍型数量>10 。本研究结果表明使用 NGS技术对潜在可扩增SSR分子标记的多态性进行检测是可行的。相比于传统的荧光修饰引物结合毛细管电泳测序的方法, 本研究 SSR分子标记多样性检测的方法更为高效 , 简单且低成本。同时本研究有34 个 SSR标记由于目标片段较长且测序末端为重复序列 , 导致无法组装的现象。我们给出的替代方

5、案为改用测序片段较长的Illumina Miseq 测序平台 , 会大大增加重复区测通率。 (4) 以 37 只圈养东北虎个体作为研究对象, 首次使用 3个多拷贝 SSR作为分子标记进行的保护遗传学应用。同时使用 Illumina Hiseq 测序技术及毛细管电泳检测方法对3 个多拷贝 SSR分子标记进行长度多样性检测 , 发现它们均含有大量的长度多样性。应用这 3个多拷贝 SSR分子标记在圈养东北虎种群中进行基因多样性分析, 结果显示这 3个SSR分子标记具有较高的基因多样性。个体识别能力计算显示这3 个多拷贝 SSR具有极强的个体识别能力。 遗传结构分析显示基于这 3 个多拷贝 SSR分子

6、标记的圈养东北虎种群没有出现明显分隔的遗传结构 , 圈养种群东北虎的遗传差异呈现均匀的过度变化, 呈现中性选择压力。表明该圈养东北虎种群繁育过程存在充分的基因交流, 繁育策略良好。Network 分析也显示该多拷贝SSR遗传结构复杂多样且37 只圈养东北虎中无相同单倍型个体存在。这些都暗示这 3 个多拷贝 SSR分子标记具备做为DNA指纹的潜力。本研究还为 37 只圈养虎个体绘制了基于这 3 个多拷贝 SSR分子标记的 DNA指纹图谱。(5) 本研究依靠 Illumina Hiseq 测序平台结合并行标记方法 , 成功的对 37只圈养东北虎个体同时进行线粒体基因组测序。测序结果显示除STPH0

7、3364个体外 , 其余圈养东北虎个体均获得了多于10000-bp 线粒体 DNA序列。圈养东北虎线粒体基因组序列对比发现大量SNPs位点。应用线粒体基因组对圈养东北虎进行3 种方法 (NJ、ML和 BI) 的系统发育关系分析 , 结果显示该圈养群体主要由 3 个小体组成。STRUCTURE遗传结构分析也支持系统发生关系分析得到的3 个小群体。对比本研究第五章使用核基因组中多拷贝SSR对该圈养东北虎种群的遗传结构析结果并结合本研究支系数量及群体大小变化随时间变化关系分析, 我们认为基于该线粒体基因组的遗传学结构分析结果只能够代表该建群祖先和后引入母系种源的母系遗传结构。对比第五章使用多拷贝微卫星分析结果, 我们认为该圈养东北虎小群体有雄性外来种源引入的历史。 本研究认为对于濒危或曾一度濒危的种群进行保护遗传学研究 , 使用线粒体 DNA的分析的结果可能会更显著的显示该种群母系建群者的遗传关系 , 往往不能显著表现出当下种群的遗传关系。本研究也证实使用NGS平台结合并行标记的方法对多个个体同时进行大量DNA测序的方法相对于传统的Sanger 测序法 , 不仅可以简化工作量并获得大量的序列 , 并且成本也大大低于传统的Sanger 法测序。本研究的测序方法可广泛应用于猫科动物保护遗传学研究中。