中国西南喀斯特地域淡水蟹类的物种多样性及分子系统地理学研究

论文摘要

目的:1.基于16S rRNA基因建立分布于中国西南喀斯特地域淡水蟹物种的系统发生树,探讨与确立中国淡水蟹类地理区划分区单元与西南喀斯特地貌的关系。2.基于作者采集和南昌大学基础医学院淡水十足目甲壳动物与并殖吸虫研究室标本库所保藏的西南八省区的31属129物种合计640个淡水蟹类个体,由此构建西南喀斯特地域淡水蟹类地理信息系统（GIS）,旨在寻找喀斯特地貌与淡水蟹类物种的分布方式及物种多样性间可能存在的内在规律。3.测定中国西南喀斯特地貌溪蟹科下7属7种淡水蟹线粒体基因组,并进行系统发生分析以及比较线粒体基因组学研究,尝试厘清中国西南喀斯特地貌淡水蟹类的分子系统发育关系,推演该地域淡水蟹类属、种可能的分化年代。方法:1.基于对西南喀斯特地域淡水蟹类形态分类及其分子亲缘的初步研究,样点的选择以淡水蟹类“种”为基准,依据喀斯特地貌特征来确定标本的具体采集地点,作者与研究团队按照课题计划前往拟定的地点进行标本采集,并统计研究室标本库历年已在西南喀斯特地域采集保存的淡水蟹类标本一同用于本项目研究。对所选取的标本在与模式标本比对的基础上进行形态学鉴定,记录标本采集样点的经纬度等,并对其是否处于喀斯特地貌加以区分。2.对样本进行DNA的提取与16S基因的扩增及测定,并检索NCBI数据库,下载分布于西南八省区且具有16S基因的物种序列,联合本实验测得的序列建立基于16S基因的系统发生分析树。3.基于喀斯特科学数据中心（www.karstdata.cn）提供的中国南方喀斯特空间分布数据,通过地理信息系统（GIS）构建中国西南喀斯特地域八省区淡水蟹类物种分布图。4.获取中国西南喀斯特地域下7属7种淡水蟹线粒体全基因组,分析其基因组组成、基因排列顺序、tRNA结构及密码子使用情况等,并联合其他短尾下目物种的13个蛋白质编码基因进行系统发生分析以及分歧时间估算。结论:1.中国大陆现有淡水蟹类共计2科48属324种,其中85.42%的属和60.49%的种集中分布在西南八省区。2.基于16S基因序列进行的系统发生分析结果显示所有淡水蟹基本以属为单位形成了各自的分支,且分布于云南省的物种形成了一条独立的进化支,且其中的大部分物种仅为云南省特有。3.对于基于16S基因构建的系统发育树,基因间隔消失的现象时有出现,尤其龙溪蟹属下物种的种间分类情况较不理想。4.通过对西南各八省区内淡水蟹地理信息系统的分析表明,以省/市/自治区为单位淡水蟹物种的分布及多样性与喀斯特地貌无显著关联。5.气候、纬度及喀斯特地形在淡水蟹的形成、生存和分化过程中均具有重要作用。其中,气候和纬度决定了淡水蟹是否具有适宜生存的环境,而喀斯特地形则在淡水蟹的物种分化过程中起到了重要作用。6.分布于中国西南喀斯特地域下7属7种溪蟹科淡水蟹类的线粒体基因组全长在19,236 bp（相似非拟溪蟹）至16,547 bp（镜头华石蟹）之间。所有物种均包含后生动物线粒体基因组典型的37个基因和一个控制区,且核苷酸组成均表现出明显的AT偏向性。7.在本次测序的7个物种中,兴安内陆溪蟹和灵川博特溪蟹的线粒体全基因组出现的了异常的tRNA基因（tRNA-Ile和tRNA-Met）。8.与泛甲壳动物原始排列顺序及其他淡水蟹类的基因排列顺序相比,在兴安内陆溪蟹和灵川博特溪蟹中发现了一种全新的基因排列方式,其中包含了两个蛋白质编码基因包括COX1基因的重排,这在短尾下目物种中是非常罕见的。9.基于短尾下目物种线粒体基因组的13个编码蛋白基因建立的ML树和BI树表现出相似的拓扑结构,具有较高的置信度,分析结果与当前主流的物种分类体系趋于一致。10.基于13个编码蛋白基因的分歧时间估算结果显示淡水蟹的分化时间为113.3008 Ma,拟地蟹总科与溪蟹总科分化于74.8013 Ma。11.墨脱近溪蟹与相似非拟溪蟹的分化时间与青藏高原和云贵高原形成的时间相吻合,提示墨脱近溪蟹与相似非拟溪蟹可能来自共同祖先,由于横断山脉的发育造成的地理隔离从而促成了物种的分化。12.分布于中国西南喀斯特地貌下的7个物种的分化时间基本均早于其余地区的淡水蟹物种,表明分布于喀斯特区域的淡水蟹有着更为古老的历史,可能为中国大陆部分淡水蟹类的祖先,而中国西南喀斯特地区,尤其以云贵高原区域为主的喀斯特区域可能是为中国大陆部分淡水蟹的发源地。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 第一章 引言
•   1.1 中国西南喀斯特地域特征概况
•     1.1.1 西南喀斯特的分布及特征
•     1.1.2 生物喀斯特
•     1.1.3 西南喀斯特的生物多样性
•   1.2 中国西南喀斯特地域淡水蟹类的物种多样性
•   1.3 中国大陆淡水蟹类的研究进展
•     1.3.1 形态学方面的分类研究
•     1.3.2 分子水平的分类研究
•     1.3.3 短尾类系统发生分析概况
•     1.3.4 线粒体基因组在短尾类中的研究概况
•   1.4 地理信息系统（GIS）研究概况
• 第二章 中国西南喀斯特淡水蟹类的分布格局的探讨及地理信息系统（GIS）的构建与初步应用
•   2.1 实验材料
•     2.1.1 样本采集与保存
•     2.1.2 形态学分类与鉴定
•     2.1.3 主要实验仪器和设备
•   2.2 实验方法
•     2.2.1 DNA的提取
•     2.2.2 PCR扩增
•     2.2.3 数据选择与分析
•     2.2.4 系统发生分析
•     2.2.5 地理信息系统分析
•   2.3 实验结果
•     2.3.1 形态学分类鉴定
•     2.3.2 系统发生分析
•     2.3.3 基于地理信息系统分析淡水蟹类的分布格局
•   2.4 讨论
• 第三章 中国西南喀斯特地域7属7种淡水蟹线粒体全基因组分析
•   3.1 实验材料
•   3.2 实验方法
•     3.2.1 测序、组装和注释线粒体基因组
•     3.2.2 系统发生分析
•     3.2.3 分歧时间估算
•   3.3 实验结果
•     3.3.1 凯里龙溪蟹Longpotamon kenliense
•     3.3.2 茂兰中国溪蟹Chinapotamon maolanense
•     3.3.3 相似非拟溪蟹Aparapotamon similium
•     3.3.4 镜头华石蟹Sinolapotamon patellifer
•     3.3.5 兴安内陆溪蟹Neilupotamon xinganense
•     3.3.6 灵川博特溪蟹Bottapotamon lingchuanense
•     3.3.7 宽腹小石蟹安顺亚种Tenuilapotamon latilum anshunense
•     3.3.8 线粒体基因组组成及分析
•     3.3.9 基因重排分析
•     3.3.10 系统发生的分析
•     3.3.11 分歧时间估算
•   3.4 讨论
• 第四章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间的研究成果
• 综述
•   参考文献

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 许姝歆

导师: 周宪民

关键词: 中国西南喀斯特,淡水蟹,地理信息系统,线粒体全基因组,系统发生分析

来源: 南昌大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 生物学

单位: 南昌大学

基金: 国家自然科学基金(No. 31560179,31460156)

分类号: Q958.8

总页数: 123

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