扬子鳄繁殖生态及配偶选择策略的分子机制研究

论文摘要

扬子鳄(Alligator sinensis)是我国特有的濒危且珍稀的爬行动物。据史料记载,扬子鳄曾广泛分布于长江中下游地区,由于环境破坏、栖息地丧失以及人类的捕杀,扬子鳄种群数量迅速下降以至濒临灭绝。不过经过近四十年的努力,扬子鳄的种群复壮工作成效显著,种群数量显著提升。因此,加强扬子鳄繁殖、生态、行为机理的研究对扬子鳄种群的科学管理和可持续发展十分必要。为了应对外界复杂环境变化以及改善种群遗传质量,爬行动物通常在行为上有所响应,表现在巢位选择特征和配偶选择策略。然而,关于扬子鳄的巢环境因素与繁殖关系,以及配偶选择分子机制的研究不得而知。基于此,对长兴扬子鳄自然保护区的扬子鳄展开相关研究,主要工作有:(1)对扬子鳄的行为谱进行观察;(2)调查统计该保护区巢的环境参数、温度和繁殖指数,寻找影响扬子鳄繁殖的潜在因素;(3)进行亲子鉴定,分析扬子鳄的多重交配;(4)从MHC基因和微卫星(SSR)角度解析扬子鳄配偶选择的分子机制。主要研究结果如下:(1)对扬子鳄的行为活动进行观察,行为主要有体温调节行为、繁殖行为、通讯行为、运动行为、摄食行为、冲突行为、同性恋行为以及其他行为。(2)不同生境的巢环境因素进行比较,结果显示,核心区中的平均最近树距离为0.99 m。平均水源距离为2.47 m,82%的巢郁闭度在0.8以上。野放区,巢距最近树的平均距离为0.69 m,平均水源距离为4.59 m,只有32%的巢郁闭度在0.8以上。孵化成功率在核心区和野放区间差异不显著(P=0.817)。新生幼鳄体重和体长在不同生活生境中差异显著(出生体重:P<0.001;出生体长:P=0.005)。此外,核心区的雌鳄体长分别与窝产卵量、幼鳄体重显著正相关(P<0.05),野放区的雌鳄体长与幼鳄体长显著正相关(P<0.05)。扬子鳄的巢温波动与孵化成功率显著负相关(P<0.01);多元线性回归分析中,最优模型的参数有郁闭度和最近树距离与巢内均温密切相关。(3)对2015～2017年的繁殖子代进行亲权鉴定。本研究利用13个微卫星位点,对核心区的31窝母本已知的子代进行亲子鉴定,结果成功鉴定其中的12窝真实父本。对野放区的35窝母本和父本均未知的子代进行亲子鉴定,成功鉴定出其中的28窝的真实母本和30窝的真实父本。此外,核心区和野放区共有69个家系,其中94.2%窝子代为单父本,仅有5.8%窝子代为两个父本。仅在核心区中出现双父本现象,野放区均表现为单父本。(4)随机抽样结果显示繁殖雄性的MHC I类基因I1327e3位点的杂合率在95%的置信区间外,且显著高于随机抽样雄性(P=0.001);同时,雄性实际配偶对的氨基酸距离和氨基酸功能距离在随机抽样配偶对之外,且显著高于随机抽样配偶对(氨基酸距离:P=0.031;氨基酸功能距离:P=0.031),这表明雌性扬子鳄在配偶选择上支持杂合子优势假说和基因相容性假说。同时,杂合雄性的子代数显著高于纯合雄性的子代数,这可佐证杂合子优势假说。此外,实际繁殖配偶对的亲缘系数在随机抽样配偶对的置信区间内,表明扬子鳄种群在配偶选择策略上不回避近亲繁殖。结论:本研究首次建立扬子鳄的行为谱,并报道疑似同性性行为;其次,植物郁闭度、最近树距离及巢内均温对孵化成为率显著影响;再次,父权鉴定结果显示扬子鳄子代约95%为单父本;最后,雌性扬子鳄的配偶选择支持杂合子优势假说和基因相容性假说,而且扬子鳄不回避近交。本研究结果将对进一步改善和管理人工复壮种群具有重要意义。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
•   1.1 扬子鳄的研究
•     1.1.1 扬子鳄的形态特征
•     1.1.2 扬子鳄的繁殖和食性
•     1.1.3 扬子鳄的栖息地分析
•     1.1.4 扬子鳄的分布变迁和种群现状
•     1.1.5 扬子鳄的繁殖行为生态学研究
•     1.1.6 扬子鳄的分子生物学研究
•   1.2 爬行动物的多重父权研究
•     1.2.1 多重父权的含义
•     1.2.2 多重父权机制
•     1.2.3 多重父权的意义
•   1.3 配偶选择及其影响因素
•     1.3.1 配偶选择的定义与作用
•     1.3.2 配偶选择的影响因素
•   1.4 MHC基因及其在配偶选择上的应用
•     1.4.1 MHC基因的种类与功能
•     1.4.2 MHC基因与配偶选择的适应性假说
•     1.4.3 MHC基因在配偶选择方面的研究现状
•     1.4.4 MHC基因在保护生物学中的展望
•   1.5 研究目标
• 第2章 扬子鳄行为谱研究
•   2.1 前言
•   2.2 研究地点和方法
•     2.2.1 研究地点概况
•     2.2.2 研究方法
•   2.3 结果与讨论
•     2.3.1 扬子鳄的行为活动谱
•     2.3.2 体温调节行为
•     2.3.3 繁殖行为
•     2.3.4 通讯行为
•     2.3.5 摄食行为
•     2.3.6 冲突行为
•     2.3.7 运动行为
•     2.3.8 同性恋行为
•     2.3.9 其他行为
• 第3章 扬子鳄的环境因素对孵化温度与孵化成功率的影响研究
•   3.1 前言
•   3.2 方法
•     3.2.1 环境参数、巢参数调查和巢温的监测方法
•     3.2.2 数据分析方法
•   3.3 结果
•     3.3.1 不同生境的巢位特征和繁殖指数差异分析
•     3.3.2 不同生境的巢温比较分析
•     3.3.3 母鳄体长与繁殖指数的关系分析
•     3.3.4 各个模型分析结果
•   3.4 讨论
• 第4章 扬子鳄种群遗传多样性及多重父权研究
•   4.1 前言
•   4.2 样品采集
•     4.2.1 脐带样品采集
•     4.2.2 产卵母鳄的芯片探测
•   4.3 主要实验试剂和设备
•   4.4 实验方法
•     4.4.1 脐带基因组提取
•     4.4.2 微卫星（SSR）基因型分型
•     4.4.3 MHC基因型的PCR-SSCP分型
•   4.5 数据处理
•     4.5.1 遗传多样性指数
•     4.5.2 亲子鉴定分析方法
•   4.6 结果
•     4.6.1 脐带和血液基因组DNA提取结果
•     4.6.2 SSR和 MHC位点的PCR扩增、分型结果
•     4.6.3 遗传多样性分析
•     4.6.4 SSR位点多态性分析以及哈迪-温伯格检测
•     4.6.5 微卫星（SSR）位点排除率及鉴定率分析
•     4.6.6 等位基因频率
•     4.6.7 扬子鳄SSR和 MHC分型结果
•     4.6.8 亲子关系鉴定结果
•   4.7 讨论
• 第5章 扬子鳄MHC I类和SSR基因与配偶选择分析
•   5.1 前言
•   5.2 分析方法
•     5.2.1 SSR遗传参数
•     5.2.2 MHC遗传参数
•     5.2.3 亲缘关系分析
•     5.2.4 雄性基因型对子代影响的分析
•     5.2.5 随机抽样
•   5.3 结果
•     5.3.1 杂合子优势假说
•     5.3.2 基因相容性假说
•     5.3.3 好基因假说
•     5.3.4 近交回避分析
•     5.3.5 雄性MHC基因型与子代特征的关系
•   5.4 讨论
• 第6章 结论、创新点和展望
•   6.1 结论
•   6.2 创新点
•   6.3 研究展望
• 参考文献
• 附录
• 个人简历与攻博期间发表的学术论文

文章来源

类型: 博士论文

作者: 韩群花

导师: 方盛国,万秋红

关键词: 扬子鳄,繁殖生态,亲子鉴定,配偶选择

来源: 浙江大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 生物学,生物学,生物学

单位: 浙江大学

分类号: Q958;Q953

DOI: 10.27461/d.cnki.gzjdx.2019.000539

总页数: 129

文件大小: 4672K

下载量: 104