中国浅海口虾蛄种群的谱系地理格局及演化规律研究

Northwest Pacific marginal seas act as the bridge to connect the mainland and the deep oceans. This link makes margianl seas one of the most suitable areas for improving our understanding of past global climate and oceanograghic changes. Genetic structure of marine species living here are the typical representative of intertidal invertebrate population geographical distribution formed by the historical climate and ocean currents affects. The project intends to analyze the phylogeography of mantis shrimps' populations living in China's coastal water and intertidal region by four types of genetic markers with different genetic backgrounds and different evolutionary patterns to detect levels of genetic diversity in different geographic populations, explore its geographical structure of genetic level and estimate parameters of population historical evolution by coalescent theory. Population genetic structure after Pleistocene Ice Age and complex ocean currents was detected by random process analysis method of molecular ecology and pedigree biogeography according to reference of ancient geological events, paleoclimate, ocean currents and geographical features and historical dynamic population evolution. According to the characteristics of the population genetic structure, population history development, haplotype distribution rule and late-glacial activity features, glacial refuge of marine species was speculated to analyze population dynamic change, explore the biogeographic evolution after deglaciation and the cause of the interruption of gene flow among the mantis shrimp populations in the South China Sea port to provide a scientific basis for analysis of protection and utilization strategy, phylogeographic structure of marine invertebrate in shallow water and intertidal region.

西北太平洋边缘海区的浅海与潮间带是联接大陆与深水大洋的陆海桥梁，生活在该海域的口虾蛄种群谱系遗传结构是受历史气候和洋流影响下形成的浅海无脊椎动物种群地理分布格局的典型代表。本项目运用具有不同遗传背景和不同进化模式的四类遗传标记，结合溯祖理论，对中国近海及潮间带口虾蛄种群的谱系生物地理学进行研究，检测不同地理种群的遗传多样性水平，探讨遗传水平的地理结构，估计种群历史演化参数；参考古地质事件、古气候、洋流及地理特征等资料，用分子生态学和谱系生物地理学及随机过程的分析方法，检测在经历了更新世冰期及复杂洋流下的口虾蛄种群的遗传结构，揭示种群演化的历史动态；根据种群遗传结构特征、种群演化历史、单倍型分布规律以及晚冰期的活动特征，推测潮间带口虾蛄种群的冰期避难所，分析冰消后的种群动态变化，探讨生物地理演化规律，为浅海及潮间带海洋无脊椎动物谱系地理结构的成因及潮间带生物资源的保护和开发利用提供科学依据。

口足类（Stomatopoda）是重要的海洋底栖动物类群，大多数生活在地球的热带、亚热带、温带的近海海域，中国近海海域是口足类非常重要的地理分布区域。其中，口虾蛄（Oratosquilla oratoria）是广泛分布在整个中国近海四大海域的口足类物种，这为探讨我国浅海口足类动物的分子系统地理学提供了基本条件。本研究以中国近海15个地理种群的口虾蛄为研究对象，通过核基因、线粒体基因和形态学指标探讨了在经历长期了历史气候、洋流和海洋环境变化影响下的中国近海口虾蛄及同域分布其它物种的遗传分化、种群结构及进化历史。研究结果显示：（1）渤海是我国近海四个海域中虾蛄资源多样性水平较低的区域，而南海海域的遗传多样性则相对较高，且南北海域间已经发生了显著地遗传分化，南北海域间口虾蛄种群具有典型的分子遗传结构，有六个形态特征经统计检验南北差异明显，而北方三个海域间的口虾蛄种群分子水平上未发生明显的遗传分化；（2）隔离—扩散模型得出南、北海域口虾蛄祖先类群发生过长期的地理隔离事件，推测南北海域间不同的洋流特征是造成遗传分化的重要原因；（3）从南北支间分歧时间来看，支间分化时间在喜马拉雅造山运动形成台湾岛后，推断板块运动导致岛屿形成及边缘海结构变化是减弱南北间基因流的另一个重要因素；同时研究认为边缘海的形成（如日本海）是导致一些淡水物种种群异域分化的重要原因；（4）根据我们的研究结果未得出长江淡水流、黄河淡水流、珠江淡水流等与沿岸流汇合时形成羽状锋和切变峰是造成中国近海口虾蛄南、北遗传分化的主要原因；（5）结合系统发生树、支间分歧及祖先推断、隔离与扩散模拟等结果，认为现生口虾蛄的北方祖先类群来自于黄海海域，南方祖先来自于南海或更远的东南亚海域而后扩散到南海海域，并且古老口虾蛄祖先支在历史上均经历过种群的快速扩张事件，估算的种群快速扩张时间（0.05—0.1 Myr）与第四纪末的冰期—间冰期时中国海平面大幅度的上升与下降时间段吻合，我们推断间冰期的气温升高引起海平面的快速上升是造成快速扩张的主要原因；（6）对中国近海同域分布海洋物种的比较分子系统地理学研究，我们认为尽管经历了相同的历史地理事件和极端气候影响，不同海洋物种的分子地理格局存在显著差异，推断在相同洋流和历史事件的影响下，物种的游泳能力差异及生活史是造成不同分子地理格局的重要因素。