基于分子标记和卫星追踪研究贝威克天鹅(Cygnus+columbianus+bewickii)迁徙连.pdf

摘要

摘要

迁徙和扩散对候鸟种群遗传谱系地理格局的形成具有重要作用，是影响遗传

多样性的决定因素之一。分子遗传标记和卫星追踪技术相结合是研究种群迁徙连

通性的有效技术手段。贝威克天鹅（Cygnuscolumbianusbewickii）广泛分布在欧

亚大陆，前人基于遥测数据将贝威克天鹅划分为4条迁徙路线。有鉴于此，本研

究基于7个繁殖地理分布区和15个越冬地理分布区获得的羽毛样品，分析了

1,006只个体的mtDNA序列（1,026bp）和14个多态性微卫星位点，探索了贝威

克天鹅（i）遗传多样性和遗传结构，（ii）性别偏倚扩散，（iii）种群历史数量动

态，以及（ⅳ）当代基因流，并结合以往171只小天鹅个体的卫星追踪数据以及

近50年的越冬调查数据，将遗传分布模式与种群分布以及卫星追踪结果联系起

来，主要结果如下：

1）基于mtDNA控制区数据分析得出繁殖种群中遗传多样性最高的种群为

NY种群（H：0.913；P：0.00368）；遗传多样性最低的种群为CD种群（H：

did

0.358；P：0.00123）。基于微卫星数据分析，7个繁殖种群遗传多样性均相差不

i

大。基于微卫星和mtDNA标记对繁殖种群进行的成对遗传距离FST分析，微卫

星结果表明SY和CD在统计学上与其他部分种群有显著差异，mtDNA结果表

明PB、LD和CD种群在统计学上与其他部分种群有显著差异；AMOVA分析结

果表明，种群内的变异占总遗传方差的绝大部分（微卫星占97.7%；mtDNA占

88.72%）。再者，基于微卫星数据进行的STRUCTURE分析结果表明，K=2时，

分为欧亚集群和东亚集群最为合理。最后基于mtDNA构建的BI和ML系统发

育树以及单倍型网络图分析结果显示所有繁殖种群的谱系遗传结构并不明显。

2）在GENECLASS中测试了4个繁殖种群中的第一代迁徙个体，其中只有

2只雄性个体被确定为第一代迁徙个体（P<0.01），但性别偏倚扩散分析表明，

mAI（雄性mAI=0.138，雌性mAI=−0.136，P=0.685）、FST（雄性FST=0.014，

雌性FST=0.011，P=0.468）和r（雄性r=0.027，雌性r=0.022，P=0.447）

三个指数显示雄性高于雌性，且雄性νAI指数低于雌性（雄性νAI=11.711，雌性

νAI=13.606，P=0.785），结果表明存在偏雌扩散但不显著。其次，繁殖种群之间

YA-PB（25%）和YA-LD（22.6%）的基因流最高。繁殖与越冬种群之间，CH-

LD（18.4%）、CD-JA（20.1%）之间的基因流（种群个体迁移率）最高。卫星追

踪数据对空间距离很远的YA与LD种群之间有强基因流提供了新的证据，即在

Yamal和Lena共捕捉追踪标记32只有完整迁徙路线的个体，其中有1只在Lena

捕捉的个体秋迁前往中国越冬后，在第二年春迁时又迁往Yamal繁殖，而其它

II

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31只都返回原繁殖地继续繁殖。

3）基于近50年的越冬水鸟调查数据，1970年在日本越冬的小天鹅数量仅

有542只，2018/19年的调查数量为45,541只，越冬种群数量迅速上升。其次，

基于Bottleneck分析发现尽管在IAM模型中，PB、CY、LD和CD种群、内陆

和沿海集群以及全数据集显示出杂合过剩，且CY种群呈现扭曲型（shifted）等

位基因频率分布，但基于SMM和TPM模型，分析种群中均未发现明显的杂合

过剩，分析结果中两个以上模型均不显著，因此判定小天鹅繁殖种群近期未发现

经历过遗传瓶颈。最后，基于Tajima’sD值、Fu’sFs中