中国普氏野马保护遗传学研究及保护对策

【摘要】普氏野马(Equusprzewalskii)是欧亚大陆草原和荒漠地带的代表性物种,野生种群于上世纪60年代灭绝,现存种群是19世纪末少数野外捕捉并圈养个体的后嗣。普氏野马圈养种群经历了严重的瓶颈效应和近交。迄今有关该物种的遗传多样性研究仅限于部分圈养种群。自2001年以来,中国先后在新疆和甘肃实施了普氏野马重引入,这是濒危物种保护的重大科学实践。然而,中国普氏野马的遗传多样性本底并不清楚,缺乏圈养和放归种群的遗传多样性研究及监测,由此严重制约了该物种重引入的后续推进。鉴于此,本研究以2个圈养种群(新疆野马繁育中心,略为WHBC;甘肃濒危物种研究中心,略为GESRC)和1个放归种群(卡拉麦里自然保护区,略为KNR)为研究样本,于2011-2013年利用线粒体DNA控制区(mtDNA)、微卫星、谱系和计算机模拟技术,分析和评价了普氏野马的种群遗传多样性。本研究得到的主要结果为：1.mtDNA控制区扩增的总体成功率达到96.2%(93.8%-100%),表明粪便DNA应用于马科动物遗传多样性研究具有较高的可行性。2.分析了105匹野马的粪便DNA,获得了普氏野马的2个mtDNA控制区单倍型(PR1,PR2),2个单倍型的核苷酸差异为1.63%,2个单倍型的频率在3个研究种群中分布不均匀。单倍型PRl在三个种群中均为优势单倍型,达到76.2%(60-91.9%),但放归的KNR种群的PR2仅占8.1%。甘肃圈养种群(GESRC)和放归种群(KNR)存在显著遗传分化(P=0.00267)。线粒体单倍型系的个体相似性概率(PI)高于母系分支,表明单倍型系是衡量母系遗传多样性的良好指标。3.分析了126匹普氏野马的粪便DNA,在10个微卫星座位上共检测到45个等位基因。WHBC、GESRC和KNR种群的等位基因丰富度分别为3.77,3.39,3.33,平均值为3.49。KNR的等位基因丰富度均显著低于WHBC(P=0.007)和GESRC(P=0.047)。WHBC和GESRC的平均期望杂合度分别为0.485(介于0.447到0.521)和0.460(介于0.392到0.532),均高于KNR的0.439(介于0.320到0.537)。亲缘关系系数(IR)与基于谱系的近交系数(fp)呈正相关(r=0.50,P=0.005),且fp和基于微卫星的近交系数(fm)也为正相关(r=0.34,P=0.014)。4.根据微卫星计算的FST,WHBC和KNR种群间的遗传分化最高(FsT为0.115,P<0.05),而两个圈养种群WHBC和GESRC的遗传分化程度最低(FsT为0.063,P<0.05)。应用STRUCTURE软件对群体基于Bayesian或然率数学模型的类群划分,在所分析的8个假设类群中,根据LnP(D)最大值为-2359.02时,K=3,可判断126匹普氏野马可划分为3个遗传结构有差异的类群。5.采用计算机模拟程序,预测了普氏野马种群未来的遗传多样性水平。Bottlesim预测表明若要在未来100年内保持普氏野马种群90%的遗传多样性,种群数量的阈值须不低于100；AlleleRetain预测表明若要达到保留90%稀有等位基因的目标,当设定初始放归数量(startN)为20,则需要每隔5年引入20个新个体.6.依据本论文的研究结果,提出普氏野马圈养和放归种群的保护建议：首先,须做好谱系登录工作,确保完整性和准确性,及时上传谱系数据到国际野马谱系登录系统。定期结合谱系和分子标记数据评价圈养种群的遗传多样性,以此为基础调整繁殖群的结构,避免圈养种群的遗传多样性丧失。其次,选择圈养个体作为放归的建群者时,应选择亲缘关系较远且遗传变异高的个体组建放归群。既要保留原圈养种群的遗传多样性,又不能破坏其遗传结构。同时需确保放归群体的遗传代表性,减少遗传漂变的影响,避免种群分化。再者,在选择放归地点时,应考虑选择承载量大的放归地,以满足放归最少的建群者,节约放归成本。放归初期,应加强监测,确保种群数量的稳定和增长利于稀有等位基因的保留。同时还需定期监测种群近交情况,加强世界范围内各种群的交流,并且严格避免同域家马和野马杂家现象的发生。
【作者】刘刚；
【导师】胡德夫；
【作者基本信息】北京林业大学，野生动植物保护与利用，2014，博士
【关键词】普氏野马；重引入；线粒体DNA；微卫星；谱系；计算机模拟；遗传多样性；遗传管理；

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