中国马铁菊头蝠种群遗传结构和分子系统地理学研究

马铁菊头蝠（Rhinolophus ferrumequinum）广泛分布于中国东洋区和古北区，是研究第四纪气候变化和地质变迁对中国翼手目动物多样性影响的重要模式物种。本项目以马铁菊头蝠为研究对象，应用系统地理学、分子生物学理论和方法，以母系遗传的mtDNA 控制区和双亲遗传的微卫星分子标记为研究手段，结合气候变化和地质事件，解决以下几个主要科学问题：（1）中国马铁菊头蝠种群遗传多样性现状和遗传结构模式；（2）种群扩散模式、扩张时间、可能的冰期避难所；（3）中国马铁菊头蝠的亚种分化水平和分类地位。其研究对于揭示种群现有地理格局成因及历史形成过程，明确种群间基因流水平和种群扩散能力，完善马铁菊头蝠在世界范围内的种群遗传结构和进化历史均具有重要意义，同时为其多样性保护策略的制定和进化显著单元的建立提供科学依据。

首次测序了15个马铁菊头蝠种群共计100个个体的mtDNA控制区序列和102个个体的7个微卫星等位基因位点序列，系统研究了中国境内马铁菊头蝠的种群遗传结构和系统进化历史。高的单倍型多样性和核苷酸多样性暗示了中国马铁菊头蝠具有一个长期稳定的进化历史或是由不同谱系组成的进化群体。系统发育树、单倍型网络图和STRUCTURE图均显示中国马铁菊头蝠分化为3个主要谱系，东北部、中东部和西南部谱系，与其生物地理分布相对应。分子变异分析也显示三个谱系间显著的遗传分化模式。秦岭山脉是中东部和西南部谱系的主要地理障碍，进而导致了二者的遗传分化。对于这3三个遗传谱系应给予单独保护。马铁菊头蝠的最近共同祖先起源于439.2万年前（95%置信区间：227.5-701.5），暗示了中国马铁菊头蝠至少起源于上新世。错配分布分析显示中东部谱系经历了一次种群扩张事件，大约发生在5.9万年前（1.8-8.3），对应于末次冰期的中段（6-3万年前）。此外，我们发现马铁菊头蝠回声定位声波主频变异的驱动力随其系统发育过程而变化，主频变异具有方向性。在西南部和中东部区域，文化漂变和遗传漂变对声波主频变异起到重要作用，但在中东部和东北部区域，除了文化漂变，生态选择作用也对频率的变化起到重要作用，暗示了马铁菊头蝠遗传结构和系统发育过程对声波主频变异的重要影响。同时测序并分析了14个大耳菊头蝠复合体种群的线粒体基因序列，结果揭示了三个单系起源的系统进化谱系，遗传距离和分化指数显示谱系间已达到种间分歧水平，声波和形态数据暗示了隐存物种和隐存谱系的存在，同时暗示了三个谱系间的二次联系。此外，首次分析了蹄蝠科蝙蝠控制区序列进化模式，结果暗示蹄蝠科蝙蝠控制区结构符合哺乳动物的一般结构，但系统发育分析结果表明控制区中央保守区并不适合进行属内和科内的系统发育分析。上述研究结果为蝙蝠的保护生物学、群体遗传学提供了重要分子证据。