布氏田鼠種群遺傳結(jié)構(gòu)的研究

葛永斌，魏 磊

鼠類是哺乳動物中種類最多、數(shù)量最大、分布最廣的一個類群，在生態(tài)系統(tǒng)中起著主導作用［1－3］。其種群的大小、種群密度、種群的遷徙以及種群數(shù)量的周期性變化等都會對棲息地生態(tài)環(huán)境和疫病傳播產(chǎn)生重要影響。布氏田鼠（Microtus brandti）隸屬于嚙齒目（Rodentia）倉鼠科（Cricetidae）田鼠亞科（Microtinae）是半干旱型草原的主要嚙齒類動物，分布范圍在我國內(nèi)蒙古中、東部，蒙古利亞共和國南部、東方艾瑪格省東部以及俄羅斯。布氏田鼠是中國內(nèi)蒙古中、東部草原主要屬種，在呼倫貝爾盟、錫林郭勒盟地區(qū)呈間斷性的分布［4，5］。由于布氏田鼠既是危害草原的重要害獸，又是多種病毒性、細菌性、立克次氏體、螺旋體、寄生蟲病等病原體的攜帶和傳播者而被加以防控［6］。然而，近年來，人類活動，包括過度放牧，土地復墾和草藥的挖掘等導致草原生態(tài)系統(tǒng)的逆向演替［7－9］；氣候變化，特別是高溫和干旱，加速了草地退化過程［10，11］，一些被隔離的布氏田鼠棲息地已被永久破壞，導致布氏田鼠不同地理種群大小受到嚴重的影響。理論和實際研究表明棲息地的片段化會引起小獸種群的遺傳分化［12－14］。進化生物學和種群遺傳學理論已證明小型和孤立的種群將遭受擴散限制并導致遺傳多樣性減少，甚至因隨機漂移和近親繁殖的綜合影響而導致遺傳變異的喪失［15］。在擴散能力減弱或者擴散能力被限制的情況下，血緣關(guān)系的累加可能促進了近親繁殖而引起種群衰退［16］。研究者一直關(guān)注片段化棲息地瀕危物種、珍稀物種種群的遺傳結(jié)構(gòu)的研究，而作為草原鼠害的布氏田鼠種群的遺傳異質(zhì)性沒有給予適當?shù)脑u估［17］。另外，與其他北方嚙齒類動物反饋調(diào)節(jié)類似，在分布區(qū)的一些地方布氏田鼠受高循環(huán)動態(tài)制約包括偶然的種群數(shù)量增長［18］，物種在短時間內(nèi)經(jīng)歷了數(shù)量的漲落波動，極端的數(shù)量的波動會導致種群遺傳結(jié)構(gòu)和遺傳多樣性的改變。對于布氏田鼠這種分布區(qū)域廣、具有短距離擴散能力、繁殖力強，壽命短的嚙齒類動物來說，由于長期受特定的地理環(huán)境條件脅迫和棲息地片段化的雙重作用，不同的地理種群遺傳結(jié)構(gòu)和生物多樣性可能發(fā)生變化并產(chǎn)生遺傳分化，進而分化為不同的適應性種群，將會對草原保護和防止疫病的傳播產(chǎn)生重要影響。目前，研究者對布氏田鼠的研究主要集中在行為學和生態(tài)學，對其種群遺傳結(jié)構(gòu)的研究還很少，而了解布氏田鼠的遺傳結(jié)構(gòu)將對深入理解種群結(jié)構(gòu)的季節(jié)變動的內(nèi)在原因、制定群體的控制策略等都具有重要意義。因此，本文就布氏田鼠種群遺傳結(jié)構(gòu)的研究進行簡要綜述。

1微衛(wèi)星多態(tài)性種群遺傳結(jié)構(gòu)分析

Wang等［19］分析52個布氏田鼠樣本，分離鑒定了10個微衛(wèi)星多態(tài)性位點，每個位點共檢測到2－11個等位基因；期望雜合度為0.406－0.840。多數(shù)位點的觀察雜合度相似或大于期望雜合度。微衛(wèi)星標記對研究該物種的遺傳多樣性、種群結(jié)構(gòu)以相關(guān)聯(lián)的研究提供了可能。王登等［20］用7個微衛(wèi)星位點對內(nèi)蒙古呼倫貝爾分布區(qū)，錫林郭勒北部分布區(qū)，渾善達克沙地南部分布區(qū)等3個分布區(qū)的4個樣地158個樣本布氏田鼠遺傳差異檢測顯示：不同種群間等位基因平均數(shù)、有效等位基因平均數(shù)、信息指數(shù)、有效等位基因數(shù)和平均期望雜合度之間無顯著差異；各種群內(nèi)平均觀測雜合度小于平均期望雜合度，經(jīng)Bonferroni方法校正后的哈－溫平衡檢測顯示4個種群28個位點中共14個位點背離哈溫平衡。表明各種群在微衛(wèi)星水平上遺傳差異顯著，各種群總體實際等位基因頻率均偏離哈－溫平衡，推測其繁殖系統(tǒng)，交配方式存在近交或者其生存環(huán)境存在某種瓶頸。Fst檢測結(jié)果顯示不同分布區(qū)種群遺傳分化顯著。地理距離和遺傳距離Mantel檢測表明，各種群間遺傳距離和地理距離無顯著相關(guān)性（r＝0.0499，p＝0.669＞＞0.05）。Fst／（l－Fst）與In（d）間無相關(guān)性（F＝0.045，df＝4，p＝0.842），推測4個種群的基因流模式為海島模式。岳凌粉［21］通過基因掃描法對采自不同季節(jié)的458個布氏田鼠樣本的19個微衛(wèi)星標記位點進行基因型判定，結(jié)果表明：19個微衛(wèi)星位點均具有高多態(tài)性，其中17個位點為高度多態(tài)位點（PIC＞0.5），其它2個為中度多態(tài)位點，平均多態(tài)信息含量為0.710（0.370－0.890）；平均等位基因數(shù)和有效等位基因數(shù)分別為10.842和4.679；平均期望雜合度和觀測雜合度為0.744和0.686。對不同洞群的UPGMA聚類分析表明，當洞群間物理距離較近時，物理距離同遺傳距離之間并不存在相關(guān)關(guān)系；而當物理距離較遠時，二者具有正相關(guān)關(guān)系。分別對春秋季不同個體的聚類結(jié)果分析表明，無論春季洞群還是秋季洞群，同一洞群內(nèi)的大部分個體具有較近的遺傳距離而被聚類在一起，親緣關(guān)系較近，結(jié)果說明親緣關(guān)系的遠近可能是決定洞群組成的主要因素。對不同季節(jié)布氏田鼠的遺傳結(jié)構(gòu)分析顯示，兩個群體中共存在57個特有等位基因，（春季群體34個、秋季群體23個），其中5個（春季3個、秋季2個）具有較高頻率（P＞0.03），說明遺傳結(jié)構(gòu)在季節(jié)間存在差異。Wang等［17］基于7個微衛(wèi)星標記對內(nèi)蒙古東烏珠穆沁旗、阿巴嘎旗、新巴爾虎左旗和正鑲白旗4個布氏田鼠地理隔離種群分析表明，除阿巴嘎旗種群外，所有種群7個微衛(wèi)星位點呈現(xiàn)多態(tài)性。每個位點平均檢測到5.61等位基因檢測，每個座位上有效等位基因數(shù)為3.29。除正鑲白旗種群外，布氏田鼠種群平均觀察雜合度（P＝0.744）、期望雜合度（P＝0.904）和等位基因豐度（P＝0.783）沒有顯著差異。正鑲白旗種群的期望雜合度和等位基因豐度顯著低于其他種群。而且不同的地理種群分化非常顯著（Fst＝0.124），尤其是正鑲白旗種群與其他的種群隔離開來，成為封閉種群，種群分化較為明顯。并且發(fā)現(xiàn)不同分布區(qū)種群內(nèi)近交水平較高（Fis＝0.205～0.290），此現(xiàn)象可導致布氏田鼠個體的生存能力減弱并有可能導致物種滅絕的危險。

2 隨機擴增多態(tài)種群遺傳結(jié)構(gòu)分析

施海霞等［22］使用40條隨機擴增多態(tài)（randomly amplified polymorphic DNA，PRAD）引物對布氏田鼠封閉群進行PCR擴增，瓊脂糖電泳分離條帶，參考標準分子量標記計算條帶大小，并使用多態(tài)位點數(shù)、單態(tài)位點數(shù)以及多態(tài)位點比率評價種群的遺傳多樣性。結(jié)果篩選出8對能獲得清晰穩(wěn)定擴增條帶的RAPD標記。這8對RAPD標記檢測到的多態(tài)位點數(shù)存在明顯差異。8對引物得到的遺傳多態(tài)位點的數(shù)據(jù)之和能揭示種群的遺傳結(jié)構(gòu)，從而構(gòu)建了檢測布氏田鼠封閉群遺傳結(jié)構(gòu)的RAPD標記的方法。

3 MHC多態(tài)種群遺傳分析

魏磊等［23］以 MHC classⅡgeneβ基因為分子標記，分別對在內(nèi)蒙的錫林浩特市、二連浩特市捕獲的473只布氏田鼠（2個種群）和青海省的青海玉樹州稱多縣、四川省孜州石渠縣捕獲的486只青海田鼠（2個種群）進行種群遺傳分析。261 bp的MHC classⅡgeneβ基因RsaⅠ酶切結(jié)果出現(xiàn)了 AA、BB、CC、DD、EE、FF、AB、AC、AD、AE、AF、BC、BD、BE、BF、CD、CE、CF、DE、DF和 EF共21種基因型，其中布氏田鼠由A、B、C、D、E和F共6個等位基因控制；而青海田鼠由A、B、C、D和F共5等位基因控制。選取純合型RsaⅠAA作為對比序列，共發(fā)現(xiàn)68個變異位點，占26.1%，其中布氏田鼠占39個，青海田鼠占27個，二者存在12堿基的差異。布氏田鼠MHC classⅡgene β基因在第27、53、63、70、91、126、127、128、129、160、213、214、215位堿基上存在多態(tài)性；青海田鼠在第27、53、63、126、127、128、129、160、213、214、215位堿基上存在多態(tài)性。

4 結(jié) 論

綜上所述，布氏田鼠種群遺傳結(jié)構(gòu)的研究工作已經(jīng)取得了一定進展，尤其是基于微衛(wèi)星位點對不同地理種群的研究，此外有關(guān)布氏田鼠種群MHC基因多態(tài)性與鼠疫抗性的相關(guān)研究也取得了一定的進展。目前還需要對布氏田鼠不同的地理種群遺傳結(jié)構(gòu)和生物多樣性可能發(fā)生變化并產(chǎn)生遺傳分化作進一步的研究，以期探討物種適應性和區(qū)域性成災性，為鼠害治理以及預防控制田鼠型鼠疫提供理論數(shù)據(jù)。

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