斑腿泛树蛙鸣声地理变异及遗传分化研究

摘要

中国分布有4个泛树蛙属Polypedates物种，由于它们在形态、繁殖模式和生活方式上都很相似，历史上其分类和分布一直存在很大的争议。鸣声是无尾两栖类个体间进行交流的有效方式，繁殖期呜叫行为对物种识别和性选择发挥着重要作用。鸣声信号差异对个体间的信息交流造成不同程度隔离障碍，直接影响种内个体间或配偶间的识别，限制了不同种群间的基因交流，加剧种群间遗传差异，长时间地理隔离和生殖隔离很可能导致物种分化和亚种的形成。而基因漂变也是影响鸣声变异的驱动力之一，不同地区种群间的遗传差异致使发声系统发育不同，从而导致鸣声产生差异。因此，本研究对海南岛泛树蛙属物种的分类、鸣声特征、鸣声地理变异及其形成机制进行研究。以期明确海南岛泛树蛙属物种的分类，揭示可能存在的鸣声地理变异及影响因素，为无尾两栖类鸣声研究提供基础资料。
　　采用录音机和指向性话筒，在野外录制和分析了昌江、陵水、海口、乐东、临高、琼中、三亚、屯昌、万宁、文昌和五指山共11个地理种群鸣声。结果发现种群间既有共性也有差异性，共性体现在所有种群的鸣声都有3种结构基本相同的音节。海南岛斑腿泛树蛙的鸣声在不同种群中都出现了一定程度的变异，总共划分为3个方言区，主要体现在鸣声结构和鸣声类型，以及音节时长、脉冲数、脉冲时长、主频、音节数、音节间隔和鸣声时长的显著性差异。这一结果表明了斑腿泛树蛙存在鸣声地理变异，进一步证明了鸣声地理变异对分布广泛的动物来说是普遍存在的。
　　以陵水吊罗山种群为例，分析18只雄性斑腿泛树蛙自然状态下的鸣声。发现该蛙鸣声具有三种音节:音节A、B和C，音节A具有单一脉冲，音节B具有多个清晰脉冲，音节C具有明显的谐波。音节A的时长为26.08±3.78ms(n=187)，主频为1281.23±315.23Hz(n=168)，音节B的时长为124.16±26.06ms(n=148)，主频为1134.94±353.94Hz(n=148)，且具有6.54±1.07个脉冲，音节C的时长为30.15±4.23ms(n=73)，主频为1963.64±110.35Hz(n=67)。雄蛙能够用这三种音节的组合发出简单鸣声和复杂鸣声。
　　利用线粒体12S/16SrRNA基因作为分子标记，将海南岛38个样本与P.leucomystax复合体已知序列（每个物种选择5个序列）构建系统发育树。结果分成五个支系，海南所有样本只分布在两个支系上，分别是斑腿泛树蛙和无声囊泛树蛙P.mutus，从而验证了P.leucomystax复合体中海南仅存在2个物种，明确了海南泛树蛙属物种的分类。
　　利用线粒体ND1基因作为分子标记，对海南岛斑腿泛树蛙进行遗传分化研究。结果分为2个不同的支系，出现了一定的遗传分化，但遗传分化的程度不是很高，两支系种群间在地理上没有严格的分布格局，种群间共享单倍型数达到了45.2％，意味着斑腿泛树蛙种群间的基因交流频繁。
　　通过对斑腿泛树蛙方言分界线与基于线粒体DNA标记的遗传差异划分的分界线比较发现其分布格局并不一致，这一研究结果推测该物种种群鸣声变异与其遗传距离不是简单平行演化。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 鸣声地理变异

1．1．1 无尾两栖类的鸣声地理变异

1．1．2 鸣声地理变异对物种分化和物种形成的影晌

1．1．3 影响鸣声地理变异的因素

1．2 斑腿泛树蛙研究概况

1．3 本文研究的目的，内容及意义

第二章 斑腿泛树蛙鸣声地理变异

2．1 前言

2．2 材料与方法

2．2．3 鸣声录制

2．2．4 鸣声特征分析

2．2．5 统计分析

2．3 结果

2．3．1 斑腿泛树蛙鸣声特征

2．3．2 地理种群鸣声结构比较

2．3．3 地理种群鸣声参数比较

2．3．4 鸣声类型所占比例

2．3．5 地理种群鸣声聚类分析

2．4 讨论

第三章 基于线粒体DNA标记的斑腿泛树蛙遗传分化研究

3．1 前言

3．2 材料与方法

3．2．1 仪器和设备

3．2．2 溶液和试剂

3．2．2 样本采集

3．2．3 样本处理

3．2．4 基因组DNA提取

3．2．5 PCR扩增

3．2．6 序列测序

3．2．7 序列处理

3．2．8 序列比对

3．2．9 遗传距离分析

3．2．10 遗传多样性分析

3．2．11 系统发育分析

3．3 结果

3．3．1 斑腿泛树蛙mtDNA序列信息

3．3．2 斑腿泛树蛙遗传距离

3．3．3 遗传多样性

3．3．4 遗传距离、遗传多样性与海拔的相关性

3．3．5 系统发育关系

3．4 讨论

第四章 结论

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致谢