非损伤性取样样品中富集宿主DNA的研究进展

非损伤性取样被广泛应用在动物保护遗传学、分子生态学和分子进化等研究领域。随着基因组测序技术的发展和基因组学时代的到来,如何从非损伤性取样样品中获取能够用于进行基因组测序的高质量DNA是研究者面临的难题。本文总结和比较了非损伤性取样中最常用的粪便样品和考古材料或博物馆标本两类样品中富集宿主DNA的方法及应用,以期为非损伤性取样在动物基因组学的研究和应用提供重要参考。     

基于粪便DNA的青藏高原雪豹种群调查和遗传多样性分析

基于非损伤性取样,利用mtDNA和微卫星DNA遗传标记,对来自青藏高原三江源国家级自然保护区、羌塘国家级自然保护区和甘肃党河南山地区等地的277 份疑似雪豹粪便样品进行了物种鉴定、个体识别和遗传多样性研究。结果显示：在190份成功扩增的mtDNA cyt b基因片段中,确定有89份属于雪豹;微卫星分析确定其属于48个不同的个体。在48个雪豹mtDNA cyt b基因片段中,共检测出13个多态性位点,定义了9个单倍型,单倍型多态性为0.776,核苷酸多态性为 1.50%, 9个单倍型的遗传距离为 0.009-0.058。研究表明在研究区域均存在雪豹分布,并具有一定的遗传多态性,地理距离分布较远的羌塘国家级自然保护区和甘肃党河南山地区的雪豹样品具有一定的遗传差异。     

中国濒危兽类保护基因组学和宏基因组学研究进展与展望

揭示濒危兽类的演化历史、濒危机制及适应性演化策略,是保护生物学关注的重大科学问题。近十几年来,高通量测序技术的不断发展以及多学科交叉融合,为揭示濒危物种的演化历史、遗传结构、适应性演化及其与肠道微生物的协同演化的分子机制提供了重要的技术支撑,由此产生了保护基因组学和保护宏基因组学两个分支学科,为野生动物尤其是濒危动物的保护生物学研究提供了新的方向与思路。本文综述了我国在保护基因组学和保护宏基因组学领域取得的重要进展,并展望未来的发展趋势,以期进一步推动我国濒危兽类保护生物学的发展。     

不仅仅是遗传多样性:植物保护遗传学进展

保护遗传学研究的是影响物种灭绝的遗传因素以及濒危物种的遗传管理, 以降低物种的灭绝风险。本文从遗传多样性本身及其对生态系统的影响两个方面介绍了植物保护遗传学的最新进展。根据遗传标记的功能, 保护遗传学研究可分为选择中性遗传变异研究和适应性遗传变异两个方面。对于目前主要采用的选择中性遗传标记研究, 本文着重介绍了以下方面的最新进展: (1)利用遗传标记进行个体、物种或遗传单元的鉴定, 从而有效地设计保护策略, 避免在迁地保护中混淆物种, 提高保护效率; (2)应重视由于物种自身生殖、扩散等原因造成的隐性瓶颈效应。由于选择中性遗传标记并不能准确反映物种的适应性遗传基础, 从适应性遗传变异角度研究濒危物种的进化潜力已成为保护遗传学的研究前沿。大部分相关研究还集中在利用基因组扫描检测受选择的位点, 而对功能基因的适应性研究还比较少。景观遗传学旨在解释景观和生境影响下的种群间基因流和遗传多样性格局, 这方面研究将会促进我们更多了解种群基因流的地理限制因子和不同景观基质下的种群遗传差异。遗传多样性作为物种的一种属性亦可在一定程度上反馈, 并影响生态系统。这提示我们不仅仅是濒危物种, 常见物种的遗传多样性及其保护亦很重要。最后, 我们从4个方面对保护遗传学研究进行了展望, 包括应加强将生态系统各环节联系起来研究遗传多样性, 在技术手段上利用多态性更丰富的分子标记, 同时强调了对常见物种保护遗传学研究的重要性, 并初步分析了我国保护遗传学研究与国际水平的差距, 建议加强种群遗传学和进化生物学基础理论的学习。     

三江源和祁连山国家公园雪豹种群的遗传结构分析

掌握遗传信息对濒危物种的保护和管理具有重要意义。本研究在我国雪豹重要分布区祁连山和三江源国家公园分别采集粪便样品,利用mtDNA的cyt b基因、微卫星多态性位点进行了雪豹的物种鉴定、个体识别和种群遗传结构评估。在采集286份疑似雪豹粪便样品中,成功的对86份雪豹样品进行了扩增鉴定,利用微卫星位点进行个体识别获得41只雪豹个体,其中祁连山国家公园26只,三江源国家公园15只。通过等位基因数、有效等位基因数、观测杂合度、期望杂合度、多态信息含量等指标进行种群遗传多样性评估,认为雪豹种群遗传多样性相对较低,但祁连山国家公园雪豹种群遗传多样性相对较高。STRUCTURE进行群体遗传结构分析表明,4个种群可以划分为3个遗传类群,祁连山国家公园的种群（YCW和QLS）与三江源国家种群(DC和SJ)的遗传差异,可能与种群间的地理隔离存在明显的相似性。     

非损伤性取样法在保护遗传学研究中的应用

通过对非损伤怀取样法的种类以及毛发的非损伤性取样分析方法、口腔脱落细胞的非损伤性取样分析方法、馆藏标本的非损伤性取样分析方法、粪便的非损伤性取样分析方法和其它样品的非损伤性取样分析方法的介绍,就非损伤取样法在保护遗传学中的应用及其优点、局限性和应用前景作了介绍、分析和讨论。     

非损伤性取样法在珍稀濒危动物遗传学研究中的应用

非损伤性取样法是在不伤害珍稀濒危动物的条件下获取分析所需的DNA样本,该方法简便易行,在动物保护遗传学研究领域中得到了极其广泛的应用。就非损伤性取样的研究进展、存在问题及其应用前景进行了简要介绍。     

体表擦拭取样在两栖动物保护遗传学研究中的应用

相比于其他取样方法,非损伤性取样对动物的伤害可以降到最低,因而在动物保护研究中有着重要的价值。在两栖类中通过体表擦拭进行非损伤性取样的方法已有报道,但是相关研究仅局限于零星物种,且均是在实验室环境下完成取样,并不适用于野外就地取样。本研究对四川申果庄省级大熊猫自然保护区内有尾两栖类及无尾两栖类6科10属11种进行了就地擦拭取样。线粒体基因序列分析表明,体表擦拭取样法获得的DNA能满足常规的分子生物学实验要求,可用于水生、陆栖等各种两栖动物类群,可在两栖类保护遗传学研究中广泛应用。     

植物保护遗传学研究进展

保护遗传学是过用遗传学的原理和研究手段,以生物多样性尤其是遗传多样性的研究和保护为核心的一门新兴学科,近几十年来,遗传学研究在生物多样性保护的理论和实践中发挥着越来越重要的作用。本文简要回顾了保护遗传学的发展历史,研究方向和涉及的概念,着重介绍了植物保护遗传学研究所取得的一些进展,包括植物系统发育重建和保护单元的确定,遗传多样性与物种和群体适应性之间的关系,群体遗传结构与保护策略的制定以及植物遗传资源的鉴定和利用等方面的内容,并强调保护遗传学研究是未来生物多样性和保护生物学研究中一个亟待加强的研究领域。     

中国濒危兽类保护遗传学研究进展与展望

我国是全球生物多样性大国,拥有包括大熊猫、金丝猴、华南虎、麋鹿、白鱀豚等特有物种和旗舰物种在内的丰富兽类资源。近几十年来,土地利用模式转变、盗猎、环境污染、气候变化等因素使许多兽类物种面临生存威胁,导致物种遗传多样性丧失。而遗传多样性是生物多样性的基本组成部分,决定了物种和种群能否长期生存。保护遗传学作为保护生物学的一大分支学科,旨在通过遗传学分析探明种群遗传变异和物种濒危的遗传学机制。近40年来,随着研究手段和技术的不断发展,我国兽类保护遗传学在遗传多样性和近交水平评估、景观遗传学、生态遗传学和圈养种群遗传管理等方面都取得了重要成果。然而,未来人类社会发展可能为濒危兽类带来的威胁依然存在,高通量测序等新技术的进一步发展则能够帮助我们更加深入地了解濒危物种和种群遗传适应与濒危机制,从而实现对濒危兽类的有效管理与保护。     

基于分子宏条形码分析四川卧龙国家级自然保护区雪豹的食性

作为中亚和青藏高原山地生态系统中的顶级捕食者, 雪豹(Panthera uncia)对于维持食物网结构和生态系统稳定性有重要作用。了解雪豹的食性组成和变化对于理解其生态系统功能和物种间相互作用有重要意义。以往的雪豹食性分析多基于对其粪便中食物残渣的形态学鉴定, 但准确度受人员经验和主观因素影响较大。邛崃山脉位于雪豹分布区东南缘, 该区域的雪豹种群规模小且相对孤立, 研究匮乏。本研究基于非损伤性取样, 在邛崃山脉的卧龙国家级保护区采集疑似雪豹粪便样品38份, 首先提取粪便DNA, 并扩增线粒体DNA 16S rRNA基因片段进行分子物种鉴定, 确定其中22份为雪豹粪便样品。随后, 利用脊椎动物通用引物和雪豹特异性阻抑引物扩增粪便DNA中的食物成分, 并进行高通量测序, 分析雪豹食性构成。食性分析结果显示岩羊(Pseudois nayaur)是卧龙地区雪豹最主要的食物, 在67%的样品中均有检出。家牦牛(Bos grunniens)在33%的样品中出现, 也在雪豹食性中占较高比例。此外, 鼠兔(Ochotona spp.)和鸟类也在少量样品中发现。可见, 野生猎物是卧龙地区雪豹的主要食物资源; 与大世界大多数其他地区的雪豹食性相同, 野生大型有蹄类是雪豹最重要的食物。然而家畜(牦牛)在卧龙雪豹食谱中有相当高的占比, 显示该区域内可能存在较为严重的由雪豹捕食散养家畜引起的人兽冲突问题。     

三江源国家级自然保护区内云塔村雪豹种群动态

种群监测可为物种研究和保护提供关键信息和依据。雪豹(Panthera uncia)作为亚洲高山生态系统的顶级捕食者和旗舰种, 一直是研究和保护的重点, 但其难以到达的栖息地、隐秘的行踪和广阔的家域使其监测工作开展难度较大, 雪豹种群动态研究较为匮乏。本研究在2013年10月至2019年1月期间, 使用当地社区维护的红外相机, 监测三江源国家级自然保护区通天河沿保护分区内青海省玉树州哈秀乡云塔村雪豹种群的密度和动态, 共识别出35只雪豹个体。基于数据质量较好的2015、2016、2017年连续3年的红外相机数据各年截取3个月数据, 使用空间标记-重捕模型估算种群数量和密度, 发现当地雪豹种群和成年个体密度基本维持稳定, 种群增长率为1.02, 但监测期间雪豹个体更替明显, 平均个体更替率为0.44, 并且围绕两片雪豹核心利用区域发生了领域取代。推测雪豹种群具有较多个体更替和领域取代是因为种群处在雪豹潜在扩散通道上, 或调查范围未覆盖完整种群。本研究是国内首次对雪豹进行较为长期的种群动态监测和分析, 研究结果体现了动态监测的重要性, 也显示出以当地社区为主体监测哺乳动物种群的可能性。     

三江源地区雪豹保护优先区规划

为了将有限资源合理投放到关键区域, 实现物种保护成效的最大化, 找出质量最好的栖息地及它们之间的迁徙通道是制定保护规划的第一步。本研究以三江源的雪豹(Panthera uncia)栖息地为对象, 基于野外调查数据和高分辨率卫星遥感数据, 利用物种分布模型、保护规划模型和连通度分析工具, 找出了三江源地区雪豹的核心栖息地分布和潜在迁徙通道位置, 分析了目前保护中的潜在威胁, 并提出了针对三江源西、中、东三块区域的不同保护对策。结果表明: (1)三江源西部核心栖息地比较小而破碎, 但迁徙通道较多且没有明显窄点, 未来应关注青藏线的潜在阻碍作用, 同时应防范道路沿线的野生动物盗猎; (2)中部区域横跨玉树-杂多-囊谦的雪豹栖息地是三江源最大的核心雪豹栖息地, 在连通其他种群中也处于中心地位, 应通过种群监测确定其健康稳定, 对开发、偷猎等威胁防微杜渐, 保持其源种群的作用; (3)东部区域人口密度高, 受人类活动的影响最大, 需保证阿尼玛卿、年保玉则两块核心栖息地的质量, 并重点监测甘德县境内的省道处雪豹的迁徙通道是否畅通。三江源地区雪豹栖息地总体质量较好, 建议将维持核心源种群的稳定性, 保持种群间迁徙通道的畅通作为三江源的雪豹景观保护工作的整体目标。未来应充分利用天地一体化监测手段, 开展重要保护物种栖息地状况的评估和预警, 尤其是非保护地区域物种核心栖息地的开发建设活动。     

甘肃祁连山脉雪豹及其同域分布大型食肉动物时间生态位关系

<正>群落内多物种如何共存是群落生态学和生物多样性研究的核心内容之一。经典物种共存理论强调物种之间的生态位分化,侧重于物种对环境的需求,Hutchinson (1957)提出超体积生态位概念,认为物种适合度是由多个因素共同决定,即物种只有在满足其生态位需求的多维空间,     

Development of primers to characterize the mitochondrial control region of the snow leopard (Uncia uncia)

The snow leopard (Uncia uncia) is a rare carnivore living above the snow line in central Asia. Using universal primers for the mitochondrial genome control region hypervariable region 1 (HVR1), we isolated a 411‐bp fragment of HVR1 and then designed specific primers near each end of this sequence in the conserved regions. These primers were shown to yield good polymerase chain reaction products and to be species specific. Of the 12 snow leopards studied, there were 11 segregating sites and six haplotypes. An identification case of snow leopard carcass (confiscated by the police) proved the primers to be a useful tool for forensic diagnosis in field and population genetics studies.     

“在哪里”和“有多少”? 中国雪豹调查与空缺

雪豹(Panthera uncia)分布广泛且调查难度较大, 全世界的雪豹研究面临的首要问题是雪豹基础数据的缺乏。本文通过检索1980至2018年已发表的含有中国境内雪豹分布和密度信息的中英文文章共35篇, 从中提取出雪豹的分布与密度信息, 其中含有密度估计的文献18篇。同时, 来自雪豹调查的15位一线成员通过填写表格和问卷的形式提供了28个地块上未发表的雪豹密度调查信息。基于此, 我们逐一分析了各省份已有的雪豹调查现状和存在的调查空缺, 发现雪豹分布调查的两大空白区域主要存在于与吉尔吉斯斯坦接壤的西天山地区和西藏南部的冈底斯-念青唐古拉山山脉和喜马拉雅山脉。相对我国雪豹栖息地总面积, 有过密度估算的面积仅占1.7%, 仍然处于刚刚起步的阶段, 并且已有的密度调查几乎都是在质量较好的雪豹栖息地内进行的。今后除了需要继续努力收集汇总已有的调查结果, 仍然需要在雪豹分布区(特别是空缺区域)内增加调查。     

祁连山国家公园青海片区雪豹栖息地适宜性评价

雪豹是全球生物多样性保护的旗舰物种,精准评估雪豹栖息地质量可为其种群保护提供科学参考。本文选取地形、气候、植被类型和人为干扰等环境因子,采用景观连接度和MaxEnt模型两种方法,对祁连山国家公园青海片区雪豹栖息地质量进行评价。结果表明：高适宜栖息地主要分布在研究区的西部和中部,适宜面积占青海片区总面积的71.8% ~ 77.5%,两种方法预测的适宜栖息地重叠区为8 979.1 km²,占青海片区总面积的56.7%;39.8% ~ 43.3%的适宜栖息地分布在一般控制区,56.7% ~ 60.2%的适宜栖息地分布在核心保护区;疏勒河源区适宜栖息地面积最多,石羊河源区适宜栖息地面积最少,黑河源区适宜栖息地面积占比最高,约为77.1% ~ 91.8%。适宜栖息地面积整体呈现自东向西递增的趋势。一般控制区分布有较大面积的雪豹栖息地,人类活动将是一般控制区雪豹栖息地的潜在威胁。本研究对优化雪豹就地保护措施提供科学借鉴与参考。     

Conservation genetics and genomics of threatened vertebrates in China

Conservation genetics and genomics are two independent disciplines that focus on using new techniques in genetics and genomics to solve problems in conservation biology. During the past two decades, conservation genetics and genomics have experienced rapid progress. Here, we summarize the research advances in the conservation genetics and genomics of threatened vertebrates (e.g., carnivorans, primates, ungulates, cetaceans, avians, amphibians and reptiles) in China. First, we introduce the concepts of conservation genetics and genomics and their development. Second, we review the recent advances in conservation genetics research, including noninvasive genetics and landscape genetics. Third, we summarize the progress in conservation genomics research, which mainly focuses on resolving genetic problems relevant to conservation such as genetic diversity, genetic structure, demographic history, and genomic evolution and adaptation. Finally, we discuss the future directions of conservation genetics and genomics.     

天山中部雪豹栖息地适宜性研究初报

栖息地丧失和破碎化是许多濒危物种面临的主要威胁,对于分布在高原山地的濒危物种雪豹亦是如此。为了更好地了解天山雪豹的分布情况和栖息地质量,2018年11月至2019年6月,我们在天山中部借助红外相机开展野外调查,调查面积2 425 km²,共获得78个雪豹的出现位点。利用8个物种分布模型对雪豹在此地的生境选择建模,综合结果表明,崎岖度和海拔是影响雪豹分布的主要因素,其中崎岖度大于70和海拔1 700~2 900 m是雪豹出现频率最高的地区。集成模型空间预测显示大部分适宜栖息地集中于乌苏市以东至板房沟分局管辖地区。本研究通过野外调查和模型分析获得了天山中部雪豹的分布区域及环境因子对其的影响,为天山雪豹保护及跨境合作提供科学的数据支撑。