家庭制鸟类灰喜鹊亲子关系的进化研究

The parent-offspring relationship (POR) of familial animal is a special individual interaction that relies largely on genetic relatedness. It aims to realize cooperation from conflicting intercations between parent and offspring. Investigations on POR could help illustrate how animals make trade-off between reproductive input and output. Up to date, most researches on POR consider conflict as its common nature, few of them pay attention to the cooperative aspect of POR.There are three factors that may influence the evolution of POR, the ability of kin-recognition, the establishment of communicating signals between parent and offspring and the individual differences in resource holding ability. In this proposal, we will study the development of POR in Azure-winged magpie Cyanopica cyana, a familial passerine, from two issues concerning kin-recognition,parent-offspring cooperation and conflict. By designing cross-fostering experiments, we will test whether parent birds could identify fostered eggs or nestlings. By performing predator introduction experiment and artificial feeding experiments, we will assess the effect of individual differences in resource holding ability on the property of POR.

亲子关系是一种以亲缘度为基础、合作与冲突交织的个体关系，对其进化的研究能够解释动物在繁殖投入和繁殖回报之间做出的权衡。目前大多数研究认为冲突是亲子关系的主流，却忽略了合作也是亲子关系的重要方面。 亲属识别能力、亲子通讯信号的建立过程和个体资源占有力的差异都能够影响亲子关系的进化。本项目将从亲属识别机制、亲子合作与亲子冲突2个主题，对灰喜鹊亲子关系的发育进行研究。通过卵操控和交叉培养实验，检验亲鸟对卵与雏鸟的识别能力；通过天敌侵扰和人工投食实验检测个体资源占有力对亲子关系性质的影响。

在本基金项目的支持下，我们在以下方面取得了进展。1）完成了灰喜鹊不同地理种群间生活史性状的比较；2）揭示了高原种群生活史策略的特点；3）发现灰喜鹊在营巢过程中对邻居的选择导致高原种群呈现显著的空间遗传结构；4）通过比较转录组测序，发现灰喜鹊boldness和shyness个性可能跟三类差异表达基因有关。.1）比较了青藏高原种群与西班牙、葡萄牙及日本种群间的生活史性状差异。结果显示：灰喜鹊在青藏高原上具有极高的营巢密度。这种高密度营巢模式带来的一个明显好处是因天敌造成的巢捕食率下降。然而，伴随而来的同域繁殖者数量增加使得同种劫巢行为的频繁发生，其造成的巢损失超过一半。对高密度营巢模式带来的利益和代价的权衡，导致灰喜鹊高原种群的生活史性状和行为策略出现一系列调整。.2）生活史理论强调生活史性状对于繁殖者实现适合度的意义，然而，通过对灰喜鹊在高原上的繁殖策略研究，我们认为行为策略比生活史性状所起的作用更大。如灰喜鹊卵尺寸随产卵次序明显变大，但雌性的异步孵化策略才是雏鸟间建立大小等级的原因。在育雏期这种大小等级更有利于亲鸟根据生态条件决定在食物分配过程中是采用“巢存活”还是采用“巢降低”策略更有利。在我们研究点上，由于同种劫巢行为是造成巢损失的主要原因，亲本采取“巢存活”策略保证所有后代存活，是对这种巢损失的一种回应。因为如果采取“巢降低”策略的话，一旦巢遭遇捕食，它们的繁殖成功将大大降低。.3）亲缘选择理论认为动物亲社会行为和反社会行为都受到个体间的缘度的影响。通过研究在营巢期间，繁殖者做出的基于个体水平上的选择和基于个体间相互作用水平上的选择，我们在灰喜鹊中对这个假设进行了检验。个体间相互作用在灰喜鹊筑巢过程中所起的作用要大于基于个体水平上的选择。在极高营巢密度下，通过建立“亲属群”的空间结构，亲属间能有效降低同种劫巢行为造成的巢损失；但在较高营巢密度下，通过建立“类似五花肉”的空间结构，亲属间能够有效地对无关个体施加劫巢行为，从而降低同域分布的竞争者数目。因此，我们的结果第一次发现在鸟类在筑巢期间，对邻居的选择也是导致繁殖者之间呈现特殊空间遗传结构的重要原因。.4）对灰喜鹊具有boldness和shyness个性差异的样本进行了大脑的比较转录组测序，发现造成个体间boldness/shyness个性的原因可能跟三类差异表达基因有关。