基于线粒体基因组的泽陆蛙系统地理学研究

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泽陆蛙(Fejervarya multistriata),属无尾目(Anura)蛙科(Ranidae)陆蛙属(Fejervarya),对维持生态的平衡有积极作用,是两栖动物中的重要种类。目前,国内外对泽陆蛙的研究相对较少,关于泽陆蛙的分类问题尚存在争议。本研究采集了不同地理位置的73个泽陆蛙样本,通过进行线粒体基因组分析,来比较其线粒体基因排列和碱基组成差异,通过构建系统发生树分析泽陆蛙的起源和分布格局,探究其扩散和隔离分化机制。  泽陆蛙的线粒体基因结构为双链环状,其大小约为17.2-18.2kb,主要差别来自于控制区。泽陆蛙线粒体基因组具有AT偏向性,在AT含量中,FQZW1(福建福清)的含量最高,为58.15%;SSMZT2(浙江舟山嵊山岛)含量最低,为56.74%。控制区的AT偏向性尤为明显,含量最高的是FQZW1(福建福清),为63.56%,含量最低的是DBDST7(浙江舟山登步岛),为60.76%。线粒体基因组蛋白编码基因大多数都采用ATN型作为起始密码子。除此之外,ND3以GTG作为起始密码子,而ND5除了以ATG为起始密码子,也存在以GTA或GTC作为起始密码子的情况。线粒体基因组蛋白编码基因大多数采用TAA或T为终止密码子,只有ND6以AGG作为终止密码子。此外,GDDQ9(广东德庆)的ND4以TAG作为终止密码子。泽陆蛙线粒体基因组包含23个tRNA,部分tRNA出现重排,在控制区下游形成tRNA-TPLF基因簇,在tRNA-IQM基因簇中出现了串联的tRNA-Met基因,形成tRNA-IQMM基因簇结构。除此之外,部分泽陆蛙线粒体基因组ND6的上游位置还出现不同程度的tRNA-Ser或者tRNA-Leu的重复,结果表明2种tRNA均为残基。在rRNA基因中,12S RNA变化不大,而16S RNA出现了不同长度的类型。在控制区出现了2种不同的重复单元,其中一种只有在广西、广东、贵州以及舟山群岛活动,另一种则分布较为广泛。轻链的复制起始区包含2种类型,仅仅只有1个碱基的差距。  利用线粒体基因组来探讨泽陆蛙内部的系统发生关系,基于最大似然法和贝叶斯法构建的系统发生树将泽陆蛙分为2个分支,其中广西、广东、贵州以及舟山群岛等地的泽陆蛙聚为一支,而其它广泛分布在大陆地区的则聚为另一支。通过构建系统发生树分成的2个支系和线粒体基因组控制区不同的重复单元分成的2组基本一致。在对泽陆蛙线粒体基因组遗传距离的分析中,2个分支的遗传距离明显大于分组内部的遗传距离。对于以上分析研究,总结得出泽陆蛙种群中不同支系遗传进化显著,具有明显的地理格局。由于两栖动物对环境及气候变化比较敏感,依据系统地理学的相关研究,推测泽陆蛙在第四纪冰期时存在两个冰期避难地,一个在秦岭山脉保护下的四川盆地一带,另一个位于南岭山脉一带。据此推测泽陆蛙群体分布格局形成过程如下:间冰期的到来使保存下来的泽陆蛙种群开始扩散,处在四川盆地的泽陆蛙沿水系向四周扩散,处在南岭冰期避难地的泽陆蛙由于南岭和珠江峡谷地形的阻隔作用,只能沿珠江水系北岸进行扩散,到达珠江水系的沿海地带,进而扩散到福建沿海和舟山群岛一带。
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