花臭蛙正模分类归属及湖北宜昌花臭蛙复合体的形态变异和遗传分化

摘要

1892年法国生物学家Boettger依据采自湖北宜昌高家堰的1号雄性标本(SMF6241)建立新种花臭蛙（Rana schmackeri），由于缺少对正模标本的完整的形态描述和图片展示，一直以来花臭蛙的鉴别特征和形态描述均依据的是非地模产地的标本。近年来有研究表明模式产地的花臭蛙可能是包含了3个物种的复合体(species complex)，因此花臭蛙正模标本的属于花臭蛙复合体中的哪个物种？模式产地花臭蛙在形态和遗传上发生了哪些变异分化？这些问题对修订花臭蛙复合体内已知物种的名称、隐存种的命名具有重要意义，同时对花臭蛙地模标本的补充描述能够进一步完善花臭蛙作为一个有效种的基本信息，对确定复合体内物种的鉴别特征及隐存种的发现具有指导和借鉴作用。
　　本研究基于湖北宜昌高家堰地区(30°39.154′N;110°56.665′E)模式产地3种花臭蛙复合体共149号形态标本（花臭蛙36雄27雌、合江臭蛙35雄23雌、O.sp.为23雄5雌）和96号分子材料（花臭蛙52号，合江臭蛙21号，O.sp.为23号），利用形态标本进行形态学比较、典型判别分析、方差分析及协方差分析，基于线粒体12S、16S rRNA基因标记和10个微卫星位点对96号花臭蛙复合体的分子材料进行遗传距离计算、系统发生关系和遗传结构分析，以揭示高家堰地区花臭蛙复合体的形态变异和遗传分化情况。研究结果显示:(1)模式产地花臭蛙复合体3个物种在方差分析中雌性个体在各项形态量度上均极显著大于雄性个体(P＜0.01);经头体长矫正后协方差分析结果显示三者在头宽、鼻眼距、鼻间距、眼间距、眼前角距、胫长、胫宽、跗足长、内蹠突长9个指标显示出差异。其中头宽、鼻间距、眼间距、眼前角距均只有花臭蛙显示出雌性小于雄性，合江臭蛙和O.sp.均无显著差异，表明花臭蛙的雄性个体相较于合江臭蛙和O.sp.头部相对较宽;在胫长、胫宽两个指标上花臭蛙表现出胫长相对较大，区别于合江臭蛙和O.sp.的胫宽较大。合江臭蛙在鼻眼距、跗足长区别于花臭蛙、O.sp.，O.sp.在内蹠突长区别于另两者。(2)典型判别分析结果支持将湖北宜昌的花臭蛙复合体分为3个类群，雄性、雌性的正判率分别为96.8％和100％;将花臭蛙正模标本放入判别模型中，其所在位置距花臭蛙、O.sp.、及合江臭蛙群组重心马氏平方距离分别为15.622、29.592和93.150。
　　(3)系统发生关系显示湖北宜昌的花臭蛙复合体的明显分为3个支系（A支、C支和D支），各主要支系节点均获得较高的支持度（后验概率0.83～1），三个支系间遗传距离为3.7％～6.7％，支系内均为0.01％。
　　(4)基于微卫星位点的Structure聚类分析显示出湖北宜昌花臭蛙复合体的遗传结构显著分为3个类群（Cluster1、Cluster2和Cluster3），且各类群间基因交流水平极低。
　　结论:
　　(1)花臭蛙正模标本(SMF6241)与花臭蛙O.schmackeri为同一物种。
　　(2)高家堰地区的花臭蛙复合体包括3个物种，即花臭蛙（O.schmackeri）、合江臭蛙(O.hejiangensis2个已知种和1个隐存种(O.Sp.)。
　　(3)湖北宜昌的花臭蛙(O.schmackeri)、合江臭蛙（O.hejiangensis）和隐存种(O.sp.)在性二型性机制上存在显著的差异，表明三者在面对自然选择压力的过程中产生了不同形式的适应机制。
　　(4)湖北宜昌同域分布的花臭蛙复合体的3个物种间遗传结构差异显著，种群间几乎没有基因流。

目录

摘要

第一章 前言

1．1 花臭蛙的研究历史及研究现状

1．1．1 花臭蛙的分类地位及有效性

1．1．2 花臭蛙复合体的研究现状

1．2 动物形态学在无尾两栖类动物分类中的应用

1．3 线粒体DNA分子标记在无尾两栖类系统学中的应用

1．4 微卫星标记特点及在遗传分化研究中的应用

1．5 研究的目的及意义

第二章 湖北宜昌花臭蛙复合体的形态学研究

2．1 实验材料

2．1．1 样本采集信息

2．1．2 标本处理

2．2 实验设备及试剂

2．2．1 实验设备

2．2．2 实验试剂

2．3 研究方法

2．3．1 形态量度的选择

2．3．2 标本测量

2．4．1 形态学测量结果

2．4．2 典型判别分析结果

2．4．3 方差分析及协方差分析结果

2．5 讨论

2．5．1 花臭蛙地模标本的补充描述

2．5．2 高家堰三种花臭蛙复合体两性异形

2．6 小结

第三章 基于线粒体DNA标记湖北宜昌花臭蛙复合体的系统学研究

3．1 实验材料

3．2 实验设备及试剂

3．2．1 实验设备

3．2．2 实验试剂

3．3 研究方法

3．3．1 基因组DNA的提取

3．3．2 线粒体DNA分子标记的选择

3，3．3 PCR扩增、产物检测及测序

3．3．4 序列比对及分析

3．3．5 系统发生推断

3．3．6 遗传距离计算

3．4 实验结果

3．4．1 基因组DNA的提取及PCR扩增结果

3．4．2 序列特征、单倍型信息及饱和性检验

3．4．3 系统发生分析

3．4．4 遗传距离分析

3．5 讨论

3．6 小结

第四章 基于微卫星标记湖北宜昌花臭蛙复合体的遗传分化研究

4．1 实验材料

4．3．2 微卫星标记的选取

4．3．3 PCR扩增、产物检测及测序

4．3．4 微卫星位点的多态性检测及平衡检测

4．3．5 群体遗传结构分析

4．4 实验结果

4．4．1 基因组DNA的提取及PCR扩增结果

4．4．2 微卫星位点多态性分析

4．4．3 微卫星位点哈温平衡及连锁不平衡检测结果

4．4．4 群体遗传结构分析

4．5 讨论

4．6 小结

第五章 结论

参考文献

致谢

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