季节迁徙对黑水鸡种群遗传结构影响及其种群连接性研究

The migration is a seasonal moving behaviour for bird. The migratory birds usually fly from breeding to wintering sites in the winter and back in the next spring.They need to change their habitates in different stages of their life history. It will threat to the species survival when any stage habitat is destroyed in their life histories. So, it is very important for avian ecology, evolution and conservation to know the dynamics of connectivity between the wintering and breeding populations. Using the molecular mark and stable isotope tracing technologies, we can understand the gene flow of Commorn Moorhen (Gallinula chloropus) populations in the background of historical habitat fragmentation and reconnectivity, and also forcast the possible influence on its population gene flow, survival rate and migration by global climatic change in the future. So, in this project, based on analysis on their haplotypes，stable isotope contents and morphological variation among geographical populations in variable living stages by using both molecular markers including mitochondrial control region and microsatellite sequences and three stable isotopes in the feather, we mainly aim to trace the migrating process for Common Moorhen populations, and discuss their dispersal and formation patterns and population evolutionary origin in the background of geographical and geological events happened in Pleistocene.

迁徙是候鸟的一种季节性变迁行为，通常从繁殖地飞往过冬地以及在第二年的春季返回繁殖地的过程。在候鸟的整个生活史过程中，它们经常要更换不同的栖息地，其中任一阶段栖息地受到破坏都会严重影响该物种的生存，因此，了解鸟类在繁殖地和过冬地地之间的联系过程对于认识它们的生态、进化和保护具有重要的意义。通过采用分子标记和稳定同位素示踪技术，能够得出黑水鸡在历史上的栖息地片段化和再连接而产生的基因流，我们就能够对将来可能发生的气候变化对种群基因流动、种群存活力和鸟类迁徙产生的影响做出更好地预测。因此，本研究以我国黑水鸡为研究对象，采用线粒体控制区和微卫星序列作为标记，通过对不同时期的地理种群进行单倍型差异性比较，并分析其羽毛中的的稳定同位素含量，结合形态性状特征分析，来跟踪黑水鸡种群的迁徙过程，并结合更新世以来的地理地质事件，探讨黑水鸡种群扩散模式和起源进化过程。

根据鸟类飞翔能力和迁徙范围的不同，可以分为不迁徙（留鸟）、部分迁徙、完全迁徙和长距离迁徙四种居留类型。相对于留鸟而言，候鸟更容易受到濒危与灭绝的威胁。相关研究表明，候鸟在迁徙途中和过冬时的栖息地环境状况深刻影响其繁殖季节的繁殖成功率。因此在本文中，为了认识鸟类的生态、进化和保护，我们选取黑水鸡为实验对象，利用稳定同位素示踪法和分子遗传标记法研究鸟类在繁殖地、迁徙中途停歇地和过冬地之间的联系过程。.采集来自全国21个地点的230个黑水鸡样品，将其归属于19个地理种群。通过分析其控制区部分序列1185bp以及利用8对微卫星标记的方法，从而达到对不同地区的黑水鸡种群间遗传结构的初步研究。在全部120个单倍型中，有26个共享单倍型，其余94个是特有单倍型，所有的地理种群都与其它种群有共享的单倍型。单倍型多样性为0.99，而整个种群的核苷酸多样性为5.44×10-3，整个种群出现了高单倍型多样性而低核苷酸多样性的情况。无论是对控制区还是微卫星进行Manteltest检验，得到的结果均显示黑水鸡各个种群之间遗传距离与地理距离之间的相关性不显著。我们推测黑水鸡在历史上分布非常广泛，而且各个地理种群形成了一定的独立进化。.结果表明黑水鸡种群微卫星遗传多样性要高于D-loop遗传多样性，这说明黑水鸡种群中应该存在偏雌性的基因流，可能是因为黑水鸡雌性个体性染色体为杂合子，而鸟类性染色体杂合子容易出现不育，从而导致mtDNA的遗传多样性低于核基因微卫星遗传多样性。依据D-Loop数据，运用Beast软件运算的结果为黑水鸡种群在历史上发生过种群扩张，时间为22万年前左右。18O和2H方面，δDp和δ18Oq随着纬度的升高而呈现出下降的趋势，且内陆地区低于沿海地区。黑水鸡迁徙连接中转站为徐州、单县、石家庄和蚌埠，而黑水鸡种群集中分布的换羽地为张家口和连云港。与单个种群和其他6个种群之间的总基因流相比，华中种群和其他6个种群之间的总基因流最大，黄梅种群和其他6个总群之间的总基因流最小。.