基于核分子标记的原矛头蝮属分类与分子系统学研究

The genus Protobothrops (Serpentes: Crotalinae) was proposed within Trimeresurus (sensu lato) in 1983 primarily according to scale characteristics and osteology. Since its establishment, the number of species that Protobothrops contains has changed a lot, in that many species have been re-evaluated and synonomized and that several new species have been reported in recent years. Currently, studies on the inter- and intraspecfic taxonomy of Protobothrops were mostly based on morphological comparison and/or mitochondrial gene markers, both of which could not yet reliably resolve the phylogeny of Protobothrops and many incongruences exist. On the other hand, phylogenetic analysis with nuclear markers were limited due to only sparse nuclear markers available (less than 5). To address this problem, we plan to develop 100 novel intron markers for snakes. They, together with the 102 nuclear protein-coding locus markers for vertebrates that we developed previously, will be applied to the widely-collected Protobothrops snake samples, to avoid the drawbacks of mitochondrial markers i.e., maternal inheritance and close linkage. The combine use of two sets of nuclear markers will provide sufficient phylogenetic signals at both inter- and intraspecfic levels, thus enable the construction of a comprehensive, more reliable and better resolved Protobothrops phylogeny. By comparing the results from nuclear markers, mitochondrial markers and morphological studies, the inter- and intraspecfic relationships and taxonomy of Protobothrops will be further discussed.

原矛头蝮属Protobothrops于1983年依据鳞被及骨骼特征从原竹叶青属划分出来。该属自建属以来，所包含的物种数有较大变化，许多物种被重新划归，新的物种近年仍被发现。目前对于原矛头蝮属物种的种间及种下关系，主要基于形态学和线粒体基因标记的研究，但两方面的结果解析度均不高且存在一些不一致的地方，而核分子标记的研究又受制于可用的标记数目稀少（不超过5个）。针对上述问题，本项目拟利用我们前期开发的102个脊椎动物通用的核蛋白编码区标记，同时开发100个针对蛇的内含子分子标记，对广泛采样的原矛头蝮属蛇类样品进行分子系统学研究，以克服线粒体标记母系遗传、紧密连锁的缺点。两套核标记的联合使用可以保证数据在种间和种下水平均有信号，从而构建一个全面的、准确度和分辨率都较高的原矛头蝮属系统发育关系。通过比较核分子标记、线粒体基因标记和形态学研究的结果，我们将进一步探讨原矛头蝮属的种间关系、物种划分等。

蛇是陆生脊椎动物中物种最为丰富的类群之一，它们与人类生产生活都有密切关系。原矛头蝮是主要分布在我国及周边地区的一类毒蛇。目前对于该属物种的种间及种下关系，主要基于形态学和线粒体基因标记的研究，但两方面的结果解析度均不高且存在一些不一致的地方，而核分子标记的研究又受制于可用的标记数目稀少。.在本项目的支持下，我们成功开发出96个内含子分子标记，它们在蛇类各物种中通用且解析力强（EE，2017）。基于新开发的内含子分子标记和已有的蛇类分子标记，我们建立一个蛇类复合分子标记体系，可以满足多种研究目的的需要，具有推广成标准化体系的价值，能极大推动蛇类的物种鉴定及系统发育研究。运用该体系，我们构建了迄今为止最为全面的中国蛇类系统进化框架（包括原矛头蝮物种在内），对中国蛇类的进化关系进行了系统的梳理，为现有分类体系的修订和完善提供了重要依据。而对于原矛头蝮属物种关系的深入研究，还发现该属物种可能经历过杂交成种事件。此外我们成功实现了以AFLP片段为探针的高通量序列捕获方案（AFLP-Capture），该方案经济简便，回收片段数量多，且由于AFLP片段大多是非编码的，进化速度快，所以AFLP-Capture为研究蛇类广布种如菜花原矛头蝮和尖鳞原矛头蝮的种下关系提供了一种高效、经济的获取大量分子数据的方法（EE，2019）。.在本项目的部分支持下，我们还探究了净化选择对基因树频率分布的影响这一理论问题。我们的研究提示在解析快速进化的系统发育学问题时，如果使用蛋白质编码序列，研究者应该评估净化选择是否可能对分析造成不利的影响，并将结果与内含子等中性基因座位的分析结果相比较，以期获得更可靠的结果。这一结论对于系统发育学研究实践具有重要的指导意义（MBE，2019）。.我们较好地完成了项目所设定的研究目标，共发表SCI论文3篇，第一或唯一标注论文2篇，第二标注论文1篇，其中1篇论文的影响因子大于10。