放牧对布氏田鼠婚配制度和遗传结构的效应及其分子机制

Mating system is an important factor affecting the population dynamics of animal, directly affect the structure of population. The population genetic structure, conversely, affects the mate selection of animals through inbreeding avoidance mechanism. Mating system is flexible. Food resources affect the mate selection and then the evolutionary choice. Human activities are significantly affecting the ecosystem. Grazing is an important external factor influencing grassland ecology. In order to investigate the effects of human disturbance (grazing) on the population dynamics of rodents, explore the relevance of mating system and genetic structure, based on the population of Brandt's voles (Lasiopodomys brandtii) lived in large-scale enclosures in Inner Mongolia, we will record the parameters of population structure and social behaviors, explore the effects of grazing intensity on mating system and population genetic structure using molecular markers, test Chitty hypothesis of population fluctuation. Also, the molecular mechanism of grazing intensity affecting population dynamics will be studied by transcriptome method. Based on the large field enclosures, this study explores the effects of human disturbance on wild animal mating system flexibility and genetic structure. This research will be helpful to reveal the mechanism of population fluctuation, and provide a scientific basis for the development of grassland rodent comprehensive management measures.

婚配制度是影响动物种群数量动态的重要因素，直接影响种群的结构。种群的遗传结构通过近交回避等机制又影响动物的配偶选择。婚配制度具有可塑性，食物资源的变化影响配偶选择，进而影响进化选择的机会。人类活动显著地影响着生态系统，放牧是影响草原生态的重要外部因子。为了研究人为干扰（放牧）对布氏田鼠(Lasiopodomys brandtii)种群动态的影响，探究婚配制度与种群遗传结构的关联性，本项目基于内蒙古的大型可控围栏中的布氏田鼠种群，以统计种群结构参数、检测行为学指标为基础，利用分子标记技术探究放牧强度对布氏田鼠婚配制度和种群遗传结构的影响，验证种群数量波动的Chitty假说；通过转录组学方法探究放牧调控布氏田鼠种群动态的分子机制。本研究基于野外大型围栏，探究人为干扰对野生动物婚配制度可塑性和遗传结构的影响，研究结果有助于揭示动物种群数量波动的机制，并为制定草原害鼠综合治理措施提供科学依据。

婚配制度是影响动物种群数量动态的重要因素，直接影响种群的结构。种群的遗传结构通过近交回避等机制又影响动物的配偶选择。婚配制度具有可塑性，食物资源的变化影响配偶选择，进而影响进化选择的机会。人类活动显著地影响着生态系统，放牧是影响草原生态的重要外部因子。为了研究放牧对布氏田鼠(Lasiopodomys brandtii)种群的影响，探究婚配制度与种群遗传结构的关联性，本项目基于大型可控围栏，首先利用筛选出的微卫星位点探究放牧强度对布氏田鼠婚配制度和种群遗传结构的影响，证实放牧处理影响布氏田鼠种群密度和性别比，但未对群体的遗传多样性产生显著性影响；布氏田鼠的婚配制度为多配制（混交制或一雄多雌制）。在中度放牧下雄性个体之间获得配偶的竞争更激烈。随后又探究了种群密度和环境温度对布氏田鼠个性特征的影响，结果发现种群密度对布氏田鼠的温顺性和探究性等个性特征并没有显著性的影响，但低温可以显著提高布氏田鼠的攻击性、探究性。HTR1A、CRHR1、DRD2可能参与了布氏田鼠温顺性/攻击性的脑内调控。证实动物个性特征受到遗传和环境的双重影响，既能保持相对稳定，又具有一定的适应性变化，这与婚配制度的可塑性也是相适应的。最后，探究了集群越冬行为对布氏田鼠应对低温环境的适应机制和意义。低温环境下，布氏田鼠增加摄食量，但是由于糖原分解能力增强、脂肪合成能力下降，导致肝脏糖原和脂肪含量降低，加上静止代谢率的升高，因此体重下降。心肌糖原分解水平降低和线粒体数量下降也降低了心肌的活动。低温集群行为通过降低代谢率，削弱肝糖原的分解，减慢解脂肪合成能力的降低，缓解了低温所致肝脏能源物质的减少，通过心肌糖原合成和分解能力的上调增加糖原代谢能力并维持糖原含量的稳定，同时通过线粒体裂变水平的升高增加线粒体含量，提高其能量供给能力。从而增加布氏田鼠对低温的适应能力。本研究结果有助于进一步认识动物种群数量波动的机制，并为制定草原害鼠综合治理措施提供科学依据。