基于分子粪便学的大鸨部分迁移种群基因组变异及基因流研究

The Aisan Great Bustard (Otis tarda dybowskii) is a flagship species in China’s prairie region. The population of the Asian Great Bustard is relatively small, patchily distributed in Northeastern China, and exhibits partial migration. Recently, the Asian Great Bustard has shown different patterns of partial migration depending on habitat characteristics. Partial migration is hypothesized to have developed as an adaptive behavior allowing for animals to adjust to adverse environments. However, for small populations, partial migration leads to separation and possibly reproductive isolation of populations, which may affect genetic structure and long-term survival. Based on conservation genetic principles and a non-invasive molecular scatology approach, we will combine mitochondrial DNA, microsatellites and genome-wide SNPs to study: (1) the genomic diversity of the Asian Great bustard populations with different partial migration ratio; and (2) the genetic structure and gene flow of the Asian Great bustard populations, with the goal to reveal potential consequences of partial migration to genetic structure, gene flow and genetic diversity. The results of these studies will evaluate the current population status in terms of diversity and differentiation, and contribute to providing scientific basis for developing conservation strategies of the Asian Great Bustard.

大鸨东方亚种是中国草原地带的旗舰物种。大鸨东方亚种数量极为稀少，片段化分布于中国东北部，并具有部分迁移的生物学特性。近年来，由于栖息地差异化，大鸨东方亚种种群表现出明显不同的部分迁移特征。部分迁移被认为是动物为应对不利环境发展出的适应行为，然而，对于小种群而言，部分迁移可能导致种群分离甚至繁殖隔离，严重影响其遗传结构，进而不利于种群的长期存活。本研究基于保护遗传学理论和非损伤性分子粪便学方法，联合线粒体DNA、微卫星和基因组水平的SNPs分子标记，研究: (1) 大鸨东方亚种不同部分迁移比例种群的基因组多样性；(2) 大鸨东方亚种种群的遗传结构及基因流，揭示部分迁移对大鸨东方亚种种群遗传结构、基因流及遗传多样性的潜在影响。本研究结果将从遗传多样性和遗传分化角度分析大鸨东方亚种种群的生存现状，为保护对策的制定提供科学依据。

大鸨是中国草原地带的旗舰物种。大鸨东方亚种数量极为稀少，片段化分布于中国东北部，并具有部分迁移的生物学特性。近年来，由于栖息地差异化，大鸨东方亚种种群表现出明显不同的部分迁移特征。部分迁移被认为是动物为应对不利环境发展出的适应行为，然而，对于小种群而言，部分迁移可能导致种群分离甚至繁殖隔离，严重影响其遗传结构，进而不利于种群的长期存活。本研究基于保护遗传学理论和非损伤性分子粪便学方法，联合线粒体DNA、微卫星和基因组水平分子标记，研究: (1)&nbsp;大鸨东方亚种不同部分迁移比例种群的基因组多样性；(2)&nbsp;大鸨东方亚种种群的遗传结构及基因流，揭示部分迁移对大鸨东方亚种种群遗传结构、基因流及遗传多样性的潜在影响。结果发现了17个单倍型，单倍型多样性范围为0.7-0.9。大鸨指名亚种（Otis tarda tarda）与东方亚种在线粒体dloop区，呈现为不同的分支。通过BSP分析，结果发现，大鸨在历史上一度处于种群增长，但到了公元前4000年，出现了种群下降。分析了3个越冬区6个越冬种群的遗传结构，并计算了有效种群大小通过分子方差分析，发现越冬种群存在混群的现象，但也存在遗传分化。随着大鸨种群间地理距离的增加，遗传距离也随之加大，表明基因流动受到地理隔离的影响。基于微卫星分子标记，在145只个体中，发现50个等位基因，每个位点的等位基因数范围为3-8，等位基因丰度介于2.01-5。陕西渭南种群最高，而吉林莫莫格种群最低。平均期望杂合度和观察杂合度分别为0.54和0.42。存在中等程度的种群分化(FST = 0.081 and D = 0.029; P < 0.001)，以莫莫格和渭南种群分化最大。随着地理距离的增大，越冬群间的遗传距离也呈现增大趋势）。The STRUCTURE Bayesian 聚类分析支持三个亚种群，个体间平均亲缘关系系数为0.11 (Std. Error: ±0.006). 最大的平均亲缘关系系数见于NCZ (0.179±0.017), 而最小的见于KS (0.084±0.017), 对进一步研究大鸨越冬是否通过亲缘关系驱动集群奠定了基础。本研究结果从遗传多样性和遗传分化角度分析大鸨东方亚种种群的生存现状，为保护对策的制定提供了科学依据。