大足鼠耳蝠种群遗传、声信号和形态特征地理进化研究

【摘要】地理进化是一个极其热门的科学议题。无脊椎动物、鸟类和哺乳动物等类群均存在地理进化现象。蝙蝠,作为生态系统中重要指示生物,尽管研究揭示种群遗传、声信号和形态特征均存在显著的地理变异；然而,驱动地理进化的原因和意义仍然知之甚少。因此,蝙蝠地理进化研究有利于深入揭示蝙蝠物种形成及其多样性维持机制。本论文选择大足鼠耳蝠为研究对象,在宏地理尺度下,揭示大足鼠耳蝠种群遗传多样性、种群历史和遗传结构；明确不同地理种群间声信号和形态特征(体型特征和头骨特征)变异水平；结合遗传因素、生态因子和地形地貌特征等多个角度,阐述该物种地理进化原因和意义；最后,结合种群遗传结构、声信号和形态特征变异现状,综合阐明大足鼠耳蝠地理进化历史。1.线粒体DNA(mtDNA)数据系统发育分析显示中国大陆分布大足鼠耳蝠分化为三个主要支系：支系A、B和C,三个分支分别对应不同地理谱系：长江中下游平原谱系、四川盆地谱系、中国北部和南部谱系。大足鼠耳蝠最近共同祖先时间可追溯到0.25百万年前。支系C、华北平原区域、支系B和云贵高原区域分别在38,700、15,900、4,520和4,520年前发生过种群扩张,暗示种群历史和种群扩张事件受到更新世气候波动影响。mtDNA数据揭示强的种群遗传结构,而微卫星数据表明弱的遗传结构。微卫星数据遗传分化符合地理距离隔离模式,而基于mtDNA数据的结果显示不符合地理隔离模式,暗示雌性和雄性具有不同的扩散模式：雌性归家行为和雄性介导基因流。东南丘陵区域和长江中下游平原区域有较高遗传多样性,暗示该地区可能是冰期避难所。云贵高原区域、四川盆地区域和华北平原区域相对较低的遗传多样性,可能是较短进化时间的结果。2.在14个采样种群收集148只大足鼠耳蝠声信号数据,每只蝙蝠选择20-50个完整声脉冲,共分析5,180个声脉冲。双尾T检验揭示种群内声信号不存在性别二态性。单因素方差分析结果显示：不同地理种群间,所有5个声信号参数均存在显著地理差异,Bonferroni多重比较揭示部分成对种群间声信号参数存在显著差异。依据第一、二个主成分因子得分,层序聚类分析将14个种群分为两个不同类群：南部的类群Ⅰ(JX1、YN2、HuN、SC1、SC2、JX2、JX3和AH)和北部的类群Ⅱ(SD1、SD2、YN1、BJ和HeN)。Mantel检验结果显示声学距离与微卫星遗传距离、mtDNA遗传距离、地理距离和气候距离均不相关。偏相关分析显示峰频与湿度、前臂长和体重均不相关,而与可降雨量显著正相关,回归方程为：y=0.068x+38.71(R2=0.42,P=0.04)。表明声信号结构分歧可能是降雨量选择作用的结果。3.从14个采样种群共收集148只大足鼠耳蝠体型数据。单因素方差分析结果显示：所有15个体型参数均存在显著地理差异,Bonferroni多重比较揭示部分成对种群间体型参数存在显著差异。依据第一、二个主成分因子得分,层序聚类分析把14个种群分为两个类群：类群I(SC1、SC2、AH和HuN)和类群II(SD1、SD2、YN1、BJ、HeN、JX1、YN2、JX2和JX3)。Mantel检验结果显示：体型变异与微卫星遗传距离、mtDNA遗传距离、地理距离和气候欧几里得距离均不相关,表明遗传因素和生态因子并未影响大足鼠耳蝠体型变异。4.从11个采样种群共收集了74只大足鼠耳蝠头骨标本。单因素方差分析结果显示：6/16头骨参数存在显著地理差异,Bonferroni多重比较揭示部分成对种群间头骨参数存在显著差异,而其它10/16头骨参数不存在显著差异。依据第一、二个主成分因子得分,层序聚类分析将11个种群分为三个类群：类群Ⅰ(SC1、SC2和ZJ)、类群Ⅱ(SD、SD2、YN1、BJ、JX2、AH和HuN)和类群IⅡ(YN2)。Mantel检验结果显示：头骨变异与微卫星遗传距离、mtDNA遗传距离、地理距离和气候欧几里得距离均不相关,表明头骨形态特征并未受到遗传因素和生态因子选择压力的影响。5.体型和头骨特征参数的完全嵌套分析结果显示：不同种群间变异更多来自种群内个体间差异,而区域间(5个地理单元和3个世系)差异和种群间变异比例都较小。同时,不同地理种群间所有参数均存在较大重叠现象。形态特征参数同质性可能是较强雄性基因流的结果。本论文研究结果显示大足鼠耳蝠种群遗传分化、声信号分歧和形态变异表现出不一致的地理进化模式,并且由不同进化驱动力所决定。所以,物种地理进化是极其复杂的过程,仅仅依靠单一特征难以准确揭示物种地理进化过程。因此,结合多个性状特征的研究,共同揭示物种地理进化过程是非常必要的。
【作者】卢冠军；
【导师】冯江；
【作者基本信息】东北师范大学，环境科学，2014，博士
【关键词】蝙蝠；变异；地理进化；影响因子；保护单元；

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