利用转录组数据分析高原鼢鼠和裸鼹鼠基因的趋同进化

地下鼠由于长期适应于地下洞道生活,在诸多生物学特征上都产生了一定的趋同进化现象,但目前尚未在分子水平分析其趋同进化特征。本研究利用高通量测序数据,从氨基酸位点变化和基因表达量水平,分析两种亲缘关系较远的地下鼠--高原鼢鼠和裸鼹鼠的趋同进化。氨基酸位点变化分析显示,两种地下鼠的54 个基因都存在至少一个理论趋同进化位点,其中13 个基因可以找到相对明确的表型功能注释。基因表达量分析显示,两种地下鼠在转录组水平的总体表达模式上存在趋同效应;有103 个基因在两种地下鼠脑中的表达量是作为对照的地上鼠(小鼠、豚鼠)表达量的3 倍以上,其中有20 个基因可以找到相对明确的表型功能注释。本研究的结果表明,高原鼢鼠和裸鼹鼠为了适应地下生活方式,在氨基酸序列和基因表达量水平上都产生了一定程度的趋同进化。其中,低氧适应相关基因(氧运输、氧代谢、DNA 修复等)是地下鼠进化适应的最重要组成部分,挖掘器官(尤其是肌肉)功能相关基因的重要性次之,能量代谢及平衡相关基因也是地下鼠适应性进化的关键要素。     

虎耳草属山羊臭组的界定和系统发育: 核糖体DNA ITS序列证据

虎耳草属Saxifraga山羊臭组sect. Ciliatae是该属中最大的一个组, 共有175种, 主要分布在喜马拉雅地区, 我国分布有166种, 占总种数的95%; 其中, 112种为中国特有。约80%的种类分布在我国青藏高原和西南地区, 是中国喜马拉雅植物成分的代表类群。山羊臭组内物种分化十分显著, 分类处理也很困难, 该组是否为单系类群, 组下的系统发育关系也不清楚, 均需进一步验证。本文测定了虎耳草属山羊臭组及其他组33种植物样品的核糖体DNA内转录间隔区ITS序列, 并从GenBank调取虎耳草组sect. Saxifraga等组和近缘属唢呐草属Mitella共22种植物的该序列。ITS分析结果表明: (1)所研究的山羊臭组类群聚为单独一支, 而且与垫状组sect. Porphyrion、虎耳草组、球茎组sect. Mesogyne和仅在欧洲分布的sect. Cymbalaria和sect. Cotylea等8个组聚成的另一分支构成姊妹群; (2)根据形态特征建立的山羊臭组的3个亚组即唐古拉亚组subsect. Hirculoideae、莲座状亚组subsect. Rosulares和具芽亚组subsect. Gemmiparae各自聚为一支, 但是莲座状亚组这一支的支持率较低。同时, 山羊臭组的鞭匐枝亚组subsect. Flagellares和subsect. Hemisphaericae的代表类群单独聚为一支, 位于具芽亚组类群分支内部而不能成立; (3)唐古拉亚组和莲座状亚组又聚为一亚分支与具芽亚组构成姊妹群, 而且具芽亚组最早从山羊臭组这一支中分化出来。我们的研究还发现山羊臭组内种间形态分化较大, 而ITS碱基变异较小, 这可能是山羊臭组类群在青藏高原及毗邻地区的高山环境下物种快速分化的结果。     

家牦牛线粒体DNA(mtDNA)遗传多样性及其分类

通过分析包括我国10个家牦牛品种(类群)在内共296个样本的mtDNA控制(D-loop)区部分序列的遗传变异,对我国家牦牛的遗传多样性、遗传分化、聚类关系和分类进行了研究.所测序列经比对后,共检测到61个变异位点,定义了77种单倍型.分析显示青海环湖牦牛的单倍型多样性最高,达0.9848±0.0403,而巴州牦牛单倍型多样性最低,为0.8000±0.0825;核苷酸多样性方面,斯布牦牛存在最为丰富的核苷酸序列变异,核苷酸多样性值为0.022582±0.011767,而巴州牦牛仅为0.006856±0.002476,表明我国家牦牛品种(类群)遗传多样性水平存在较大差异.总体上,我国家牦牛单倍型多样性、核苷酸多样性分别为0.9251±0.0095和0.015265±0.007757,呈现出丰富的遗传多样性.聚类分析显示我国家牦牛存在两个聚类簇--斯布牦牛独立为一类;其余9个品种(类群)聚为一类,表明家牦牛品种(类群)间遗传距离与地理分布无明显相关.分子变异分析(AMOVA)显示九龙、嘉黎、斯布牦牛构成的组与其余7个家牦牛品种(类群)构成的组之间存在极显著的遗传分化(?CT=0.05285,P<0.01),且其品种间/组内遗传分化不显著(?SC=0.00648,P>0.05),支持依据遗传分化程度将我国家牦牛划分为两大类型.AMOVA支持的分组在品种(类群)组成上与蔡立的研究结果相符,首次为我国家牦牛划分为横断高山型和青藏高原型两种类型提供了源自分子遗传学的证据.     

粗毛肉果草青藏高原新分布

报道了青藏高原通泉草科(Mazaceae)肉果草属(Lancea)粗毛肉果草(Lancea hirsuta Bonati)新分布。该种分布于西藏八宿县(30°12′3.8″N,97°16′48″E)、西藏林周县(30°4′58.8″N,91°16′48″E)、西藏当雄县(30°32′24″N,91°20′24″E)和青海杂多县(33°4′48″N,95°9′36″E),该次发现将中国该种自然分布区扩大到西藏、青海等地,海拔分布也增加至4 300m。凭证标本现存于中国科学院青藏高原生物标本馆(HNWP)。     

基于RAD-seq技术的异型花SSR信息分析

用RAD-seq（restriction-site associated DNA sequencing）对异型花（Sinoswertia tetraptera（Maxiowicz） T.N.Ho,S.W.Liu & J.Q.Liu）进行简化基因组测序,并借此分析异型花的SSR（simple sequence repeats）信息。利用SR search软件甄别所得序列中的SSR,得到了双端各有至少100 bp的SSR位点5 844个,其中5 339个（91.38%）成功设计引物,而三核苷酸SSR位点最多（3 323个）;在能成功设计引物的SSR位点中,重复序列长度包括17种（12~36 bp）;重复序列的基序共277种,其中五核苷酸基序种类最多（106种）;随机挑选10对SSR引物,用4个异型花居群的32个个体检测检测其可用性和多态性,经PCR和聚丙烯酰氨凝胶电泳检测,有4对（ST2、ST3、ST6和ST10）成功扩增并表现出多态性;经GENEPOP 4.4对4个位点分析,显示其等位基因数量均值为6,多态性较高且不连锁（P<0.01）;4个位点在多数居群中偏离哈迪温伯格平衡（P<0.01）且存在较高的纯合子数量（观测杂合度均值0.023）,该结果归因于异型花主要进行自花授粉,在自然界中很难形成进行自由交配的居群;此外,ST2和ST6可在椭圆叶花锚（Halenia elliptica D.Don）中成功扩增,具有潜在通用性。本研究将为日后基于异型花SSR标记的相关研究提供数据库支持。     

椭圆叶花锚简化基因组的SSR信息分析及SSR引物开发

基于RAD-seq简化基因组测序技术获得椭圆叶花锚（Halenia ellipitica D.Don）简化基因组水平上的序列信息并开发SSR分子标记。利用SR search软件检测而得到双端各有至少100 bp的五种类型的SSR（二、三、四、五、六核苷酸）位点共6 201个,并成功设计其中3 865个SSR引物。在能成功设计引物的SSR位点中,三核苷酸SSR位点最多;重复序列长度包括17种（12~36 bp）;重复序列的基序共达316种,其中五核苷酸基序种类最多（91种）。从中挑选65对可对应五种SSR类型的引物,经梯度PCR检验后,利用椭圆叶花锚的4个居群32个个对可扩增的引物进行PCR和聚丙烯酰氨凝胶电泳检测,其中14对引物能在绝大多数个体中扩增,且13对具多态性。13个多态性位点的等位基因数量均值为5.462,多态性较高且不连锁（P<0.05）;其中10个位点在多数居群中偏离哈迪温伯格平衡（P<0.01）且存在较高的纯合子数量（观测杂合度H_o均值0.226）;近交系数在-0.443~1,均值为0.656;基因流N_m为0.474。     

滤除自然光中UV-B辐射成分对高山植物美丽风毛菊光合生理的影响

采用滤除自然光谱中UV-B辐射成分的方法, 探讨了高山植物美丽风毛菊(Saussurea superba)光合机构对青藏高原强UV-B辐射的响应和适应特性。结果表明, 强太阳光中的UV-B成分能引起净光合速率的降低。连续16天不同天气下的观测表明, 滤除UV-B处理时3 min暗适应的光化学量子效率有升高的趋势; 晴天下稳态光化学效率的分析也显示滤除UV-B处理的实际光化学量子效率和光化学猝灭系数有升高趋势, 意味着自然光中的UV-B成分可限制美丽风毛菊叶片PSII反应中心的激发能捕获效率。PSII有效光化学量子效率的增加和非光化学猝灭系数的降低进一步表明, UV-B辐射能导致有效光化学效率的降低和非光化学能量耗散的增加。由上可知, 自然强UV-B辐射是限制美丽风毛菊叶片光合作用的一个因素。滤除UV-B辐射处理对光合色素含量的影响较小, 无论以叶面积还是叶鲜重为基础的滤除UV-B处理仅有微弱的增加趋势, 说明强UV-B辐射具有加速光合色素的光氧化进程, 促进细胞成熟和叶片衰亡的潜在作用。同样UV-B吸收物质的含量也几乎没有变化, 表明强太阳辐射环境下生活的高山植物美丽风毛菊叶表皮层中已具有较多的紫外线屏蔽物质, 足以抵御目前环境中强太阳UV-B辐射可能引起的伤害, 较少受UV-B辐射波动的影响。     

三江源国家公园野生动物保护与管理对策

三江源国家公园是我国首批建立的面积最大的国家公园,也是青藏高原第一个国家公园,对青藏高原乃至我国加快构建以国家公园为主体的自然保护地体系具有里程碑式意义。三江源国家公园野生动物多样性水平高且濒危物种占比大,其中兽类和鸟类受威胁比例分别为32.26%和19.90%;具有丰富的国家重点保护物种及青藏高原特有珍稀物种,包括46.77%的中国或青藏高原特有兽类和7.65%的中国特有鸟类,其生物多样性具有全国乃至全球意义的保护价值。本文简要回顾全球野生动物保护研究重要进展和取得的成果,分析三江源野生动物濒危成因,提出了加强三江源国家公园野生动物动态监测、创新栖息地保护技术、建立野生动物迁移廊道及避难所、开展草畜平衡管理、疫源疫病控制、人兽冲突研究和建立野生动物基因资源库等多项野生动物保护和管理对策,为实现三江源国家公园生态环境严格保护、人与自然和谐共生、区域可持续发展战略提供了有益的参考。     

青藏高原两种雪雀惊飞距离的比较研究

在分析鸟类对人类干扰耐受程度的研究中,惊飞距离是常用的衡量指标之一,它是指人在鸟类惊飞之前能接近鸟类的距离,反映了鸟类对人为侵扰的适应程度。本文通过对青藏高原广泛分布的白腰雪雀Montifringilla taczanowskii和棕颈雪雀M.ruficollis惊飞距离的比较研究,旨在探讨2种鸟类对人类干扰适应性的差异。结果显示,体型较大的白腰雪雀的惊飞距离(12.50 m±0.36 m,n=46)显著大于棕颈雪雀的惊飞距离(11.03 m±0.43 m,n=33);觅食个体的惊飞距离显著小于观望个体(P0.001);随着入侵者起始距离的增加,2种雪雀惊飞距离逐渐增大(P0.001)。结果表明,鸟类初始状态和入侵者起始距离能够显著影响鸟类的惊飞距离,体型较大的鸟类对人类干扰的适应性较差。     

不同季节适度放牧对高寒草甸植物群落特征的影响

于2007~2011年对青藏高原高寒矮嵩草草甸在不同季节适度(牧草利用率35%~60%)放牧处理(不放牧、夏季放牧和冬季放牧)下的植物群落组成和物种多样性进行观测研究,结果表明:(1)经过长期的不同季节的适度放牧处理后,夏季放牧与冬季放牧均降低了禾本科植物功能群的比例,提高了杂草类植物功能群的比例。(2)与未放牧(对照)相比,夏季放牧处理下莎草科植物矮嵩草和杂类草蒙古蒲公英、鹅绒委陵菜的相对生物量分别增加了151.38%和318.87%、344.15%,禾本科植物异针茅相对生物量降低了41.16%;冬季放牧鹅绒委陵菜相对生物量增加了124.08%,禾本科植物草地早熟禾减少了45.99%,但夏季放牧和冬季放牧对二柱头藨草、紫羊茅、垂穗披碱草、花苜蓿和高山唐松草等植物的影响均不显著。(3)总体上不同季节适度放牧对植物群落物种丰富度、多样性指数以及均匀度指数的影响均不显著,但对这三者的影响随年份变化而变化。