栗斑腹鹀和三道眉草鹀的物种形成与杂交渐渗

Speciation is the key stage in biology evolution, and is one of the most fundamental questions in evolutionary biology. At present, the processes and reasons of speciation are not clear. According to the traditional theories, reproduction isolation is viewed as a prerequisite for speciation. However, more and more studies indicated that species in nature are often incompletely isolated for millions of years after speciation. There are many cases of hybridization and introgression occurred among closely related sympatric species. Our previous study has shown that Emberiza jankowskii and Emberiza cioides are two closely related species occur in sympatry. The two species not only have similar phenotype, but also overlap in breeding time. But we are not clear about the divergence time and reasons of speciation between the two species. Whether hybridization or introgression had occurred between E. jankowskii and E. cioides in sympatry needs further study. Therefore, we will study species differentiation, hybridization and introgression between the two species from morphology, vocalization and heredity. And combine with geological environment and historical events to reveal the reasons of speciation and interspecific hybridization between E. jankowskii and E. cioides. We hope to gain more understanding on the processes of speciation, and confirm whether hybridization is the approach to improve the genetic diversity in nature endangered species.

物种形成是生物进化的关键阶段，也是进化生物学研究中的根本问题。目前，关于物种形成的过程和原因尚不十分清楚。传统理论认为，生殖隔离是物种形成的先决条件。然而，越来越多的研究表明，在物种形成后的几百万年时间里种间生殖隔离并不完全，许多同域分布的近缘物种间都发生过杂交-渐渗。本项目研究组前期研究显示：栗斑腹鹀和三道眉草鹀为同域分布的近缘物种，二者间不仅表型相似，且繁殖时间重叠。然而关于二者的物种分化时间和原因尚不清楚，同域分布的栗斑腹鹀和三道眉草鹀间是否发生了种间杂交或基因渐渗也有待研究。因此，本项目将从形态、鸣声和遗传三个方面对二者的物种分化、种间杂交和基因渐渗进行研究，并结合分布区内的地理环境和历史事件，共同揭示栗斑腹鹀和三道眉草鹀的物种形成原因，以及是否发生了种间杂交。本项目的研究结果可丰富研究者们对物种形成过程的理解，并可明确近缘物种间杂交是否是濒危物种提高自身遗传多样性的途径。

项目执行期间，项目组对内蒙古地区的栗斑腹鹀和三道眉草鹀进行了调查采样。在这一过程中，我们共找到栗斑腹鹀巢219个，三道眉草鹀巢114个。共采集到234份栗斑腹鹀和43份三道眉草鹀的血液样本。录制到131只栗斑腹鹀和77只三道眉草鹀的鸣声数据。共对79只栗斑腹鹀和20只三道眉草鹀成鸟的主要身体指标进行了测量。.我们利用所获得的形态、鸣声和遗传数据对栗斑腹鹀和三道眉草鹀的物种形成、种间杂交、基因渐渗和遗传多样性等进行了研究。结果表明：1）内蒙古地区的不同栗斑腹鹀种群是一个栖息在不同破碎化生境中的集合种群；2）栗斑腹鹀和三道眉草鹀最近共同祖先时间可以追溯到136万年前，由于二者间多数的形态和鸣声参数差异不显著，这暗示导致二者发生分化的主要驱动力可能来自于第四纪冰期引发的地理隔离；3）栗斑腹鹀和三道眉草鹀在重叠的分布区内发生了种间杂交和基因渐渗。4）尽管近50年间栗斑腹鹀种群数量急剧下降，目前仅存9800~12500只。但内蒙古地区的栗斑腹鹀仍保留有较高的遗传多样性，这一方面可能是由于栗斑腹鹀历史种群数量庞大，另一方面则可能是由于与三道眉草鹀间的杂交渐渗；5）栗斑腹鹀虽具有较低的繁殖成功率，但其仍能维持雌雄比例为1:1的稳定性比；6）研究区域内的栗斑腹鹀除受到栖息地破碎化和蛇、鼠等捕食者捕食的影响外，还受到了大杜鹃巢寄生的威胁。.本项目所获研究成果：1）可为栗斑腹鹀的保护提供科学依据，即我们需要将内蒙古地区内的栗斑腹鹀作为一个大的保护单元进行保护，且需对重叠分布区内的三道眉草鹀同样加以保护，以维持栗斑腹鹀高的遗传多样性；2）证实了第四纪冰期的气候变化对物种形成的影响；3）证明了种间杂交和基因渐渗在维持物种遗传多样性方面的重要作用。.依托该项目的研究结果发表论文4篇，其中SCI论文1篇，核心期刊论文3篇。培养本科生1名。