鲸类分子系统发育及分子系统地理格局形成机制研究

通过多种分子标记大量分子信息的联合使用和比较分析，从种间和种内两个方面开展鲸类的进化与系统发育研究。一方面通过mtDNA全序列和核基因序列，系统地分析鲸类种以上阶元的起源、进化和系统发育关系，为鲸类种上阶元进化中一系列广泛存在争议的重要科学问题（如齿鲸类和须鲸类的单系性及其相互关系；抹香鲸类的系统学位置；淡水豚类的系统发育关系；海豚重要类群如Tursiops和Stenella的单系性和种间关系等），提供最新的、具有较高可信度的分子生物信息和证据。另一方面，通过mtDNA控制区、核DNA微卫星、MHC和SNPs等不同类型标记，揭示江豚、瓶鼻海豚和中华白海豚等具有不同分布类型的代表性小型鲸类的分子系统地理格局及其形成机制，特别是在长江江豚的淡水适应机制及瓶鼻海豚和原海豚的种间分化和形态趋同的遗传学过程和机制方面，获得一些创新性的认识和发现，从而为保护和管理提供科学依据和对策。

本项目主要围绕鲸类高级阶元的系统发育关系和中国水域代表性类群的分子系统地理格局形成机制研究。主要研究的创新发现包括：1、开发了一系列能用于劳亚兽类系统发育分析的原创性分子标记。应用这些标记开展的系统发育基因组学分析，近乎完美地解决了鲸偶蹄目（Cetartiodactyla）在劳亚兽类（Laurasiatheria）中的位置及劳亚兽类高级阶元的快速分化历史。结合SINEs标记进行的分子系统发育重建，支持鲸偶蹄目的有效性，并以较高的置信度解决了鲸类高级阶元的系统发育关系和分化时间。2、通过mtDNA控制区、核DNA微卫星、AFLP、SNPs和核基因内元等多种分子标记，对江豚、中华白海豚等的种群结构、遗传多样性、分子系统地理格局等进行了较为系统的研究和比较。发现江豚不同种群之间存在显著的遗传隔离和分化，即使在分布重叠区也没有发现基因交流，提示这些种群应分属于不同的进化显著性单元。发现江豚种群之间存在适应性分化的AFLP和SNPs证据。证实中国水域的白海豚属于单一的物种—中华白海豚Sousa chinensis，但厦门种群和珠江口之间存在显著遗传分化。3、发现鲸类先天免疫基因MHC由于强烈的平衡选择作用和基因内重组而具有丰富的多态性，修正了此前一直认为的“海兽具有较低水平MHC基因多样性”的观点。揭示跨种进化和趋同适应是鲸类MHC基因出现种间等位基因共享或序列高度相似性的主要原因。提出了白鱀豚的功能性灭绝并不是遗传多样性衰退的结果。4、首次发现先天免疫基因TLR4经历了与鲸类经历水陆环境变化及海豚类快速辐射对应的适应性进化信号，从而提示了鲸类进化中可能存在的先天免疫机制。发现大脑容量相关基因ASPM在齿鲸类和海豚总科的祖先支及海豚总科内的一些支系出现正选择信号，与鲸类经历的两次大脑增大事件吻合，提示ASPM基因可能在控制鲸在大脑容量的增大中发挥着关键的作用。.已发表论文24篇，出版专著1部，其中在Systematic Biology、Proceedings of the Royal Society B-Biological Sciences、BMC Evolutionary Biology等著名或主流SCI刊物发表论文20篇（独立通讯作者的19篇）。培养了6位博士，5位硕士，其中1人获得省级优秀硕士学位论文。