多杜鹃寄生系统中几种杜鹃属（Cuculus）鸟类的宿主专一类群（gentes）分化及种群遗传结构

The coevolutionary processes between the avian brood parasites and their hosts have attracted many attention in the behavior and evolution field. However, previous analyses mainly focused on the ecological aspect of this issue, the molecular mechanism of gentes formation and maintenance has seldom been explored. In fact, phylogeographic and population genetic analyses are thought to be great methods to shed light on the historical interactions between brood parasites and their hosts. Moreover, the development of modern techniques has undoubtedly promote the application of a variety of molecular markers in these systematic analyses. The current project uses mitochondrial and nuclear markers to detect gentes formation mechanism in some Cuculus birds in the multiple parasites-hosts system in China. Moreover, by using the widely distributed common cuckoo (Cuculus canorus) as a major model, we will examine the genetic structure and gene flow patten among different cuckoo geographic populations or gentes. Taken as a whole, this project will help us to understand the origin and evolutionary diversification of the parasitic lineages, as well as have very important implications for understanding the historical dynamics of the coevolutionary interactions between brood parasites and their hosts.

专性巢寄生鸟类与其宿主的协同进化历程是行为与进化生物学关注的热点问题。然而相关研究多局限在生态和宏观层面，对于宿主专一类群（gentes）在协同进化中产生和维持的分子机制研究还十分欠缺。当代分子技术的发展和各种分子标记的使用为开展巢寄生鸟类gentes分化和种群遗传结构研究创造了有利条件。本项目利用线粒体DNA、核基因内含子和微卫星分子标记，探索在多杜鹃寄生系统中，几种杜鹃属（Cuculus）鸟类gentes分化的遗传学机制。此外，利用广泛分布的大杜鹃(Cuculus canorus)为主要对象，探究其不同地理种群和不同gentes的遗传结构特点和基因交流情况，检测大杜鹃的种群起源分化模式。本项目的开展，不仅有助于深入理解巢寄生鸟类与其宿主在协同进化历史上的作用关系，还能填补国内外对巢寄生鸟类gentes分化机制和种群进化历史方面的研究空白。

鸟类专性巢寄生是研究生物协同进化的典型系统。由于抚养寄生小鸟，宿主亲本的繁殖成效显著降低。为了排除异卵，宿主进而产生一些反寄生策略。而在抵制宿主的反寄生策略中，很多寄生鸟类（如大杜鹃）产生模拟卵，模拟不同宿主的卵色、卵形，从而形成了多样化的gentes。在全球100多种专性巢寄生鸟类中，鹃形目杜鹃科（Cuculidae）的鸟类占有50%以上，其余则分布在雀形目鸟类和极少数雁形目鸟类中。系统进化分析表明鸟类专性巢寄生至少经历了三次的独立起源，并与鸟类中的幼鸟杀亲行为相伴出现。大杜鹃是最早被关注的专性巢寄生鸟类， 广泛分布在欧亚大陆，被其寄生的鸟类宿主有100多种，产生寄生模拟卵颜色形态多样。根据寄生卵的形态特征，以往研究表明欧洲大杜鹃至少有 17种gentes类型。但这些gentes的产生和维持的机制还有待进一步研究。本项目利用在中国不同地区分布的大杜鹃，采集不同宿主类型的大杜鹃样品，利用对多个线粒体和核基因进行测序，并通过系统发育学手段探究不同gentes类群大杜鹃的种群地理结构和基因交流状况，以探索gente维持的分子机制。此外，本项目中我们还采集了在中国分布的其他几种寄生杜鹃样本，例如小杜鹃，红翅凤头鹃，八声杜鹃等， 揭示不同种杜鹃的系统进化地位。本项目提取杜鹃全基因组DNA，利用2对线粒体引物（ND2和12S）和5对核基因内含子引物（ADAM、FGB、CLTCL1、PINO、PSMA）对样品进行扩增测序。通过Muscle比对软件的比对， 线粒体基因序列全长1937bp，核基因序列全长3246bp。通过分别对线粒体和核基因构建最大似然树，并对树形进行比较，我们发现不同地区寄生不同宿主的大杜鹃在线粒体基因上有明显分化，但在五个相对独立的核基因上都没有明显分化。因此我们的研究结果表明 gentes的维持可能与母性遗传基因相关。除此之外，不同地区寄生东方大苇莺的大杜鹃可能存在广泛基因交流，以维持物种的特异性。本项目的开展有助于理解gentes的分子维持机制，揭示巢寄生鸟类的协同进化模式，为物种形成和多样性保护奠定基础。