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饰纹姬蛙(Microhyla fissipes)隶属于两栖纲(Amphibia)无尾目(Anura)姬蛙科(Microhylidae),广泛分布于东亚且支系内遗传分化明显(Matsui et al.,2005;Yuan et al.2016)。饰纹姬蛙分布于秦岭以南的广大地区,西至红河,东达台湾岛,南达海南岛、西沙部分岛屿。 本研究采集饰纹姬蛙58个种群892号标本,检测其遗传多样性,重建该类群的系统发育关系,进而探讨其分化的式样与机制;深入解析四川盆地饰纹姬蛙的遗传多样性格局。获得的主要结果如下: 1.微卫星位点筛选: 成功筛选饰纹姬蛙四碱基重复微卫星位点15个,检测5个种群105号标本的平均等位基因数(N)为8.5(4~13),平均观测杂合度(Ho)为0.71(0.26~0.90),平均期望杂合度(He)为0.74(0.63~0.90)。表明这些微卫星位点可以用于种群遗传多样性分析。 2.饰纹姬蛙的遗传多样性与谱系分化: (1)基于微卫星位点多样性的遗传多样性与谱系分析 检测了24种群391号标本,显示平均等位基因数7.0(3.9~9.4),平均观测杂合度0.70(0.49~0.80),平均期望杂合度0.76(0.62~0.86),平均多态信息含量0.70(0.56~0.81)。种群间遗传分化系数(Fst)平均为0.21(0.02~0.38),其中2.54%的为Fst<0.05,20.65%的为0.05<Fst<0.15,48.91%的为0.15<Fst<0.25,27.89%的为Fst>0.25,表明饰纹姬蛙种群间呈高度分化状态。 基于24种群391号标本的10个微卫星位点,Structure的分析结果表明饰纹姬蛙可分为2大组,四川盆地及盆周山地的种群聚为第一组,其余种群构成第二组,第二组可分为3小组(小组1:云贵高原东部和华中地区西南部,包括贵州独山、湖北麻阳、湖南桑植、湖北武汉;小组2:华南地区,包括广东、广西;小组3:华东华北地区,包括东部沿海各地区以及陕西洋县)。表明四川盆地及盆周山地种群构成了一个独立的单元。 分析2大组的基因流发现,基因流大致从四川盆地,经由云贵高原,向华南地区扩散,同时华东华北地区也向华南地区扩散。 遗传分化和地理因素相关性分析得出,饰纹姬蛙的种群遗传分化在受到地理距离的影响较弱,只有华南地区(包括广东、广西)的种群遗传分化与地理距离的相关性是显著的。 (2)基于线粒体基因片段序列的遗传多样性与谱系分析 测定了54种群291号标本的线粒体Cytb基因片段序列和55种群597号标本的COI基因序列。整合有关已发表序列(183条)比对后的Cytb序列片段长588bp,变异位点53个,有26种单倍型;COI序列片段长618bp,变异位点77个,有47种单倍型。海南种群和大陆的种群没有共享单倍型。 基于线粒体两种基因片段所建的系统发育树拓扑结构一致,显示饰纹姬蛙的分布大概为2个支系3个大的类群,其一是以四川盆地为主的四川盆地地块,包括部分云贵高原及华中过渡地区;第二大类群是华东沿海地区;第三大类群是华南地区,包括广西南部地区以及海南岛。这也印证了由核基因分子标记分析所得出的结果。部分节点支持率不够高,说明支系间的关系不明确。 历史种群动态分析显示饰纹姬蛙可能经历了近期扩张的过程,且存在亚分化。 3.四川盆地饰纹姬蛙种群遗传多样性与格局: (1)遗传多样性结构分析 检测了29种群567号标本的10个微卫星位点的多态性,平均有效等位基因数7.5(5.4~8.8),平均观测杂合度0.74(0.64~0.82),平均期望杂合度0.74(0.64~0.77),平均多态信息含量0.68(0.59~0.72)。平均Fst为0.06(0.01~0.17),其中35.47%的为Fst<0.05,63.55%的为0.05<Fst<0.15,0.99%的为0.15<Fst<0.25。此结果表明饰纹姬蛙在四川盆地及其周边范围内呈中低度分化状态。 Structure的分析结果表明四川盆地饰纹姬蛙可分为两组,一组由盆中丘陵区、成都平原南部及盆周南部山地种群组成;一组由盆周北部及东南部山地种群组成。 分析29种群间的基因流发现,四川盆地内部各种群间基因交流频繁;长江在三峡地区显示出了明显的隔离效应,阻碍了种群间的基因流动。 四川盆地29种群的线粒体Cytb单倍型4种、COI单倍型17种,拼接后的序列单倍型11种,且单倍型网络图均呈星状分布。 历史种群动态分析表明四川盆地饰纹姬蛙近期可能经历了种群扩张。 (2)遗传距离与地理距离的关系 四川盆地内遗传分化和地理因素相关性分析得出,盆地内种群的遗传分化受到的地理距离影响较弱,且海拔等对其影响效果也不明显。 (3)适宜生态位的模拟分析 生态位模型分析显示,目前该物种在整个盆地分布广泛;且四川盆地的饰纹姬蛙,从末次冰期至今,适宜分布区范围扩大。 结合单倍型网络图、历史种群动态分析、生态位模拟结果,发现四川盆地饰纹姬蛙近期发生了种群扩张,可能自西向东的长江水系成为了促进饰纹姬蛙种群扩散的动力。 该项工作成果有利于澄清饰纹姬蛙的系统学问题,对制定物种保护策略具有重要指导意义,为深入阐明该地区物种多样性格局形成的动力、机制、过程等问题提供支撑。