使用SSR和mtVNTR分子标记识别扬子鳄个体

扬子鳄是中国特有的濒危物种,为有效避免种群衰退,最大限度地保持该物种现有的遗传多样性,有必要对种群的个体进行个体识别研究,以便重建遗传谱系,指导现有繁育工作。应用SSR(Simple sequence repeats)与mtVNTR(Variable number tandem repeats on mitochondrial DNA)两种分子标记对扬子鳄39个个体进行了个体识别分析,结果显示：8个SSR座位的累计个体识别率与累计父权排除率分别达0．9968、0．7697,mtVNTR的个体识别率为0．9146,联合SSR与mtVNTR两种分子标记的累计个体识别率理论值达0．9997,并在实际分析中将39个扬子鳄个体完全区分开,其区分能力较RAPD(Random amplified polymorphic DNA)、AFLP(Amplified fragment length polymorphism)及mtDNA控制区5’端序列分析等分子标记要高。此外,SSR和mtvNTR还可对某些低频等位基因及其携带个体做有效的筛查,这对今后进行大量扬子鳄个体的分子标记识别和群体的遗传谱系建立等工作将具有一定实际意义[动物学报51(3)：501—506,2005]。     

扬子鳄种群的微卫星DNA多态及其遗传多样性保护对策分析

扬子鳄(Alligator sinensis)是中国特有的珍稀保护动物,为保护这一濒危物种,我国于80年代初在安徽宣州先后建立了扬子鳄繁殖研究中心和国家级扬子鳄自然保护区,现饲养种群存鳄数量已达10000余头。为了揭示扬子鳄种群的遗传结构,共采集了39个个体的样品,其中包括6件剥制标本,按代系不同,分为野生群、F1代饲养群及F1代饲养群,用微卫星DNA分子标记对其进行研究。分析结果显示：扬子鳄种群在微卫星水平表现出很低的遗传多样性,平均等位基因数A=2．38,平均有效等位基因数Ne=1．60,平均观察杂合度He=0．374,平均期望杂合度He=0．350,平均多态信息含量PIG=0．327,3个群体间A、Ne、Ho、He、PIC及各微卫星位点等位基因频率分布无显著差异,但F1代饲养群在Ami-μ-6和Ami-μ-222两个位点表现出极显著的遗传不平衡。扬子鳄种群遗传多样性水平低下的主要原因是近几十年来种群数量大幅减少造成,现阶段应将全部现存的扬子鳄作为一个整体加以保护。     

扬子鳄的保护遗传学研究进展

保护遗传学是主要研究与灭绝风险相关的遗传因素以及如何利用遗传学管理方法降低物种灭绝风险的科学,是保护生物学和分子遗传学的交叉学科.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.本文回顾了AFLP、mtDNA D-loop、RAPD、微卫星DNA、MHC等DNA分子标记技术在扬子鳄的样品采集、生物多样性、个体鉴定、繁殖管理、野外放归等保护遗传学方面研究所取得的一些进展.对扬子鳄保护的工作提出了建议:重建扬子鳄的谱系;加大对扬子鳄的放归力度;加强饲养种群之间的基因交流;借鉴密河鳄的管理经验.     

扬子鳄饲养种群线粒体DNA控制区的序列多态性

扬子鳄(Alligator sinensis)是中国特有的珍稀爬行动物,至2000年,野生扬子鳄的个体数已不足150条,作为保护这一物种的措施之一,先后于80年代初建起了2个养殖场,现人工繁殖的扬子鳄总数已达9000余条。为揭示扬子鳄种群遗传多样性,从两个饲养种群中采集了42个个体的样品,其中宣州样品33个(xZSP),长兴样品9个(CxSP),用PCR方法扩增mtDNA控制区,扩增产物纯化后直接用ABI310全自动遗传分析仪荧光标记测序,得到其中39个个体的血DNA控制区5’端462bP的序列。经比对发现,39个个体间的5’端mtDNA控制区没有任何变异位点,共享一种单元型,提示扬子鳄饲养种群的遗传多样性非常贫乏,造成这一结果的主要原因是近50年来,扬子鳄种群衰退和数量迅速减少导致的遗传多样性丢失,其次是人工繁殖的群体同时受到始创者数量较少产生的瓶颈效应影响。针对扬子鳄遗传多样性的现状,作者最后就这一濒危动物遗传多样性的保护对策提出3点建议。     

扬子鳄种群MHC Ⅱ类B基因第3外元多态性分析

分析了取自安徽宣城野生种群、安徽省扬子鳄繁殖研究中心和浙江长兴养殖种群的14条扬子鳄MHCⅡ类B基因第3外元的多态性。在这些扬子鳄样本中共检测到34个单倍型,每个亚种群内检测到的单倍型数量分别为15,9和10个,与其他一些动物如哺乳动物和鲤科鱼类相比,扬子鳄MHCⅡ类B基因第3外元多态性较高。另外,非同义替换率显著小于同义替换率,这可能表明扬子鳄种群MHCⅡ类B基因第3外元的多态性不是由平衡选择保持的。Tajima的中性检测拒绝了扬子鳄MHCⅡ类B基因第3外元多态性是由遗传漂变引起的零假设。D=-0．401也暗示了扬子鳄种群中存在较多的稀有变异。同时我们也分析了核苷酸多样性和系统发生关系,结果表明扬子鳄的3个种群遗传多样性无显著性差异。     

我国扬子鳄种群及栖息地保护现状

扬子鳄(Alligator sinensis)是我国特有的古老而珍稀的爬行动物,现阶段野生扬子鳄的分布区域进一步萎缩,成为彼此孤立的点状,残存栖息地的生态环境趋于恶化,野生鳄数量估计为120～150条,老年化程度高。扬子鳄的保护管理依据现实状况及时加以调整,加大了野外保护力度,逐步改善野生鳄的栖息生境,实施野外放归工程,初步遏制了野生鳄数量迅速下滑的局面。人工饲养种群数量已逾10 000条,当前人工饲养繁殖的重点是管理好有限的遗传多样性资源。扬子鳄的研究主要涉及形态学、解剖学、组织胚胎学、生态学、生理生化、细胞及分子生物学,人工饲养繁殖技术等方面。营养生理和保护遗传学的应用研究有待加强。     

鳄类起源进化研究有新突破

中国科学院发育生物学研究所莫鑫泉采用DNA复性动力学方法和DNA分子钟技术在扬子鳄起源和鳄类分子进化研究中,从分子水平上证实扬子鳄与密西鳄之间确曾有亲缘关系。他们从两者基因组结构的比较研究中,发现两者虽然在DNA序列种类复杂性的拷贝数上有较大差异,但总复杂性还是相似的。他们采用自己建立的DNA分子钟技术,测定了各物种从一个共同的祖先那里分枝以后的时间跨度,证明扬子鳄在3500万年前与泰国鳄有一个共同的祖先,在4500万年前与湾     

Present Status of Protection on Chinese Alligator' s Population and Habitat

扬子鳄(Alligator sinensis)是我国特有的古老而珍稀的爬行动物,现阶段野生扬子鳄的分布区域进一步萎缩,成为彼此孤立的点状,残存栖息地的生态环境趋于恶化,野生鳄数量估计为120 ～150条,老年化程度高.扬子鳄的保护管理依据现实状况及时加以调整,加大了野外保护力度,逐步改善野生鳄的栖息生境,实施野外放归工程,初步遏制了野生鳄数量迅速下滑的局面.人工饲养种群数量已逾10 000条,当前人工饲养繁殖的重点是管理好有限的遗传多样性资源.扬子鳄的研究主要涉及形态学、解剖学、组织胚胎学、生态学、生理生化、细胞及分子生物学,人工饲养繁殖技术等方面.营养生理和保护遗传学的应用研究有待加强.     

气候变化下野生扬子鳄(鳄目:短吻鳄科)在中国的分布模拟

气候变化及人类活动对极危物种的分布及生存产生重要影响。运用ENMeval优化后的MaxEnt模型对中国特有极危物种扬子鳄（Alligator sinensis）在CMIP6（Coupled Model Intercomparison Project 6,第六次国际耦合模式比较计划）未来气候情景下的潜在适生区做出模拟预测,通过Jackknife检验找出对影响其分布的主要环境因子,并对扬子鳄对主要环境变量的响应做出分析。结果表明,最冷季度降水量（Bio19）、最干季度平均温度（Bio9）、最湿月份降水量（Bio13）、海拔（Elevation）以及气温季节性变动系数（Bio4）是影响扬子鳄分布的最主要环境因素。最冷季度降水量132.12-156.84 mm、最干季度平均温度5.94-7.81℃、最湿月份降水量180.44-221.65 mm、海拔4.60-121.69 m、气温季节性变动系数872.08-903.30是最适宜扬子鳄生存的环境条件。人类活动会造成野生扬子鳄栖息范围的减小。在未来不同气候变化场景下,扬子鳄的适生面积在SSP126气候情景下高于SSP585气候情景,低脆弱性、低辐射强迫的可持续发展路径可以减缓扬子鳄适生范围的丧失。根据预测结果,可在江苏宜兴及湖南洞庭湖平原地区设置野外放归地或建立新的自然保护区。本研究对于扬子鳄的野外放归及遗传多样性保护具有科学指导意义。     

野生扬子鳄种群动态变化及致危因素

1998—2003年,采用问卷调查、走访居民、夜间灯光照射计数等方法,对可能有野生扬子鳄(Alligator sinensis)分布的安徽省、浙江省和江苏省的45个地点进行了调查。结果发现：目前野生扬子鳄呈点状分布在至少23个地点,个体总数约120条,主要集中分布在安徽扬子鳄国家级自然保护区内。通过连续调查和对比分析表明：自20世纪50年代扬子鳄数量急剧下降(从5000—6000条下降为120条),但1998年至今其数量保持相对稳定(120条),种群的致危因素主要是栖息地破坏、人为捕杀、环境污染、自然灾害、繁殖力低等。在不同时期导致数量下降的因素不同：1950—1990年问,主要是由于栖息地丧失、人为捕杀等;目前的主要致危因素是缺乏适宜的自然栖息地,环境污染和遗传多样性丧失是潜在的致危因素。旱灾对野生扬子鳄生存的影响并不明显。     

扬子鳄的起源

介绍了现存鳄彼此间的亲缘关系、扬子鳄起源的时间和地点。主要结论可归纳如下：①现存鳄类在科、属、种分类上都存在不同意见;②扬子鳄与密河鳄被分在同一属内,但两者之间的亲缘关系存在争议,两者在形态、生化、细胞、分子生物学上差异很大;③Stell认为扬子鳄在中新世开始出现,作者认为它可能起源于渐新世或中新世早期;④Stell认为分布于北美的汤氏鳄（A.thomsoni)可能是扬子鳄的祖先类型,而另一些学者认为扬子鳄起源于亚洲的可能性更大些。     

Isolation of polymorphic microsatellite loci from the Chinese alligator (Alligator sinensis)

Ten microsatellite loci were isolated from the Chinese alligator (Alligator sinensis), using a partial genomic DNA library and an enrichment method. Fifty microsatellite repeats were screened from the library of 888 positive clones, 10 of which were polymorphic. These microsatellite loci developed here are another set of novel molecular markers for A. sinensis, and they will be suitable for population genetic studies as well as for kinship analysis.     

A bacterial artificial chromosome library for the Chinese alligator (Alligator sinensis)

Chinese alligator (Alligator sinensis) is a rare and endangered species endemic to China. To better understand genetic details of the Chinese alligator genomic structure, a highly redundant bacterial artificial chromosome (BAC) library was constructed. This library consists of 216,238 clones with an average insert size of about 90kb, indicating that the library contains 6.8-fold genome equivalents. Subsequently, we constructed a 516kb contig map for the Chinese alligator olfactory receptor (OR) genes, which spans nine BAC clones, and subjected the BACs to full sequencing. The sequence analysis revealed that this contig contained 16 OR functional genes and meanwhile demonstrated that the nine BACs, which constituted the contig, overlapped correctly, proving the usability of this genome library. As a result, this BAC library could provide a useful platform for physical mapping, genome sequencing or complex analysis of targeted genomic regions for this rare species.     

野生扬子鳄生境特征分析

作者分别于 2002和 2003年抽样调查了安徽省扬子鳄国家级自然保护区有或曾经有野生扬子鳄 (Alligatorsinensis)分布的 22个样地,选择了与野生扬子鳄生存有关的 8类生态因子,即水域中岛屿情况、水域水面的稳定度、水体pH值、螺类丰富度、岸线植被盖度、岸线土壤质地、苦竹密度和植被类型,运用资源选择函数结合主成分分析方法研究了野生扬子鳄对生境的选择。结果表明岸线植被盖度对野生扬子鳄的生境选择影响最大,其次是水体pH值,再次是螺类丰富度、苦竹密度、水域水面的稳定度和土壤质地;而水域中岛屿情况与植被类型对野生扬子鳄生境选择的影响则较弱。     

野生扬子鳄栖息地植被多样性

2003年6～7月,采用样方法,对野生扬子鳄在安徽省南陵县、泾县、广德县、郎溪县和宣城地区等5县市的22个栖息地的植被进行了野外实地调查,并对植物种类作了详细的记录和分析,结果发现,野生扬子鳄栖息地植被均属于次生性植被,共有维管束植物92科294种;苦竹(Pteioblastus amarus)灌丛广泛分布于每个栖息地;22个调查点的植被多样性存在一定的差异．同时还初步分析了野生扬子鳄与栖息地植被多样性之间的关系,为野生扬子鳄的保护提供植物生态学基础资料。     

Genetic diversity of Chinese alligator (Alligator sinensis) revealed by AFLP analysis: an implication on the management of captive conservation

Chinese alligator (Alligator sinensis) is one of the most critically endangered species among 23 extant crocodiles in the world. To prevent the extinction of the species, a captive propagation started at early 1980s, and the total number of alligator was brought up to 10 thousands from dozens of founder in 2000. But several genetic investigations showed those alligators were under an extremely low genetic diversity status with few detectible polymorphic loci. To get more insight into its genetic diversity for the management of captive Chinese alligator, AFLP was adopted to characterize variations in the population. Total of 347 bands were generated from 47 individuals using 3 primer combinations, of which 203 (58.50%) were polymorphic, and 35 AFLP phenotypes were revealed from those individuals. Comparing the results between RAPD and AFLP analysis on almost same sample set clearly indicated that AFLP is more efficient in revealing polymorphic loci, especially in those populations with extremely low genetic diversity. In present three assays, electrophoresis profile also displayed 3 individuals possessing very highly polymorphic AFLP phenotypes that were never been found by RAPD and mtDNA D-loop sequencing, implicating that we should offer these individuals more breeding opportunities to maintain the genetic diversity in the population and restrict those carrying few polymorphic loci from reproduction.     

冬眠期温度和扬子鳄疾病发生的关系

分析5～8年龄段的扬子鳄在不同环境条件下越冬出现的发病死亡结果,表明越冬期内空气温度的昼夜剧烈变化,使得越冬池内的水温发生较大的波动,导致处在越冬中的扬子鳄生理功能紊乱,使鳄患病甚至死亡,当年的室外饲养质量影响鳄的发病时间.     

野生扬子鳄栖息地水环境重金属元素含量及pH值的初步研究

为了研究野生扬子鳄种群数量急剧下降的原因,于2002～2003年在安徽省南部对野生扬子鳄栖息地现状进行了调查,采集了21个样地的水样,测定了重金属元素(Cu、Zn、Cd、Pb)含量及pH值.结果表明,野生扬子鳄栖息地水环境中的pH值为7.84±0.62,2组样地(有鳄分布、无鳄分布)pH值差异不显著(F=3.26,P＞0.05),而3种类型栖息地的pH值差异显著(F=7.32,P＜0.01).2组样地水环境中Cu、Zn、Cd元素差异不显著,野生扬子鳄栖息地重金属Pb含量为0.0233±0.016 mg·L^-1,Pb元素差异显著(F=5.77,P＜0.05).最后分析了野生扬子鳄栖息地内重金属Pb的污染源.