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SSR分型+线粒体测序,助力动物研究登陆顶级分子进化杂志


上海天昊生物 

英文题目:Spatiotemporal Genetic Diversity of Lions Reveals the Influence of Habitat Fragmentation Across Africa
中文题目:狮子时空遗传多样性分析揭示其非洲栖息地碎片化的影响
期刊名:Mol Biol Evol.   
影响因子:11.062 
发表时间:2020-7-15

 

 

摘要一览

通过对生物历史种群和现代种群之间的直接比较,可以发现遗传多样性随时间的变化,并评估生境碎片化的影响。在这里,研究者检测了已知来源的博物馆标本和现代狮子样本中的SSR和线粒体基因组变化,确定了狮子历史种群(HD)和现代种群(MD)的遗传结构和系统进化。研究结果为雄性狮子介导的基因流动和最近的局部亚群分离情况提供了证据,这可能是由于栖息地碎片化导致的。通过核SSR检测显示狮子群体的遗传多样性显著降低,而线粒体结果却显示没有变化。虽然根据核SSR的数据,历史种群似乎是随机交配的,但群体结构分析确定了现代狮子种群的4个遗传结构层次,并能够检测到大多数采样点。线粒体基因组分析确定了4个集群:南方、混合、东方和西方,这与在现代和历史种群取样的单倍型之间是一致的。在上个世纪,由于人类的扩张改变了非洲的景观,栖息地的碎片化导致狮子亚种群在地理上变得更加孤立。这导致了精细尺度的核遗传结构的增加和遗传多样性的丧失,而线粒体基因组遗传结构和多样性随着时间的推移得以保持。

 

 

研究思路

 

 

研究结果

狮子MD和HD群体的采样分布如图1显示。

图1、狮子样本位置图。每个位置的点大小与样本量大小一致。

 

表1、利用nDNA和mtDNA对狮子历史群体与现代群体的遗传多样性分析。N =样本量,HE =预期杂合性,A =等位基因丰富度,PA =特有等位基因,M = Garza-Williamson指数,s =分离位点,π =核苷酸多样性,Hd =单倍型多样性,H =单倍型数量,PM =特有突变。Trend为基于均值比较的显著性,表明从历史到现代群体的变化趋势。

 

在MD群体中观察到精细尺度群体结构,但在HD群中没有观察到。对MD群体的层次结构分析得到了四个层次的结构:大陆(K=2)、次大陆(K=4)、地区(K=6)和地方(K=11) (图2)。

图2、基于9个SSR的群体结构分析确定的现代MD狮子的4个层次。

 

图3、在历史和现代群体狮子样本中根据9个SSR位点的主坐标分析(PCoA)结果。

 

线粒体基因组系统发育树分析确定了4个主要分支:南方、混合、东方和西方。

图4、基于线粒体基因组的系统发育树。

 

 

研究结论

1)本研究通过对nDNA SSR和mtDNA的比较,发现现代样本中存在大量的基因流动,并有证据表明,最近可能由于栖息地的碎片化,导致局部亚群被隔离及遗传多样性的丧失。

2)尽管现代狮子呈现出精细的种群结构,但历史上的种群缺乏任何明显的结构,这表明仅在一个世纪前,狮子还只是一个随机交配的种群。这一结果得到了结构分析和PCoA的支持。现代群体聚集成四个次大陆群体,这即使在亚洲和非洲之间的历史群体中也找不到。

3)历史和现代mtDNA显示出与核数据截然不同的模式。尽管基于SSR的多样性显著下降,但mtDNA多样性一直保持不变。线粒体基因是母系遗传的,非洲各亚群之间很少或没有雌性介导的基因流动。而雄狮则相对分散。因此,雌性狮子决定mtDNA的群体结构,随着时间的推移保持mtDNA多样性不变。

4)基于科学的管理有助于减轻nDNA多样性的丧失和mtDNA多样性的持续保护。需要恢复和保护自然野生动物走廊,增加狮子亚群之间的基因流动,减少栖息地碎片化的影响。


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