高原鼠兔种群历史动态及其对气候变化的响应

运用溯祖理论的原理、方法和进化速率较高的mtDNA基因序列数据，重建高原鼠兔近10万年来的种群数量动态和种群间的基因交流历史，结合青藏高原冰芯数据研究结果分析高原鼠兔种群历史动态与气候变化过程的耦合关系，并重点探讨青藏高原大湖期(40-25kyr前)和末次冰期冰盛期(21-10kyr前)等典型气候事件及其引发的可能环境变化如地理屏障(冰川、湖泊、河流)的形成与消退、植被的大范围替代、栖息地面积的压缩和扩张等对高原鼠兔不同地理种群数量动态和种群间的基因流之影响方式、影响强度和作用时间，阐明高原鼠兔种群的遗传多样性地理格局形成机制及对气候变化的响应模式。本研究的主要特色是：与分子地理学研究只能得到种群爆发时间和爆发强度相比，它直接给出种群动态变化过程，因此，可为种群演化研究提供更丰富的信息；与人工模拟气候变化研究生物响应模式相比，它能提供生物在更大时间尺度上对更大气候变幅的响应信息。

本项目主要开展以下3方面研究：.1..高原鼠兔整体种群历史动态重建. 依据溯祖理论的原理、方法和进化速率较高的mtDNA基因序列数据，重建了高原鼠兔整体近70余万年来的有效种群数量动态，结果显示，高原鼠兔有效种群数量仅发生过1次爆发式增长和急速下降，前者出现的时间为7.6-2.1万年前，后者出现在1.6万年至今，两者之间的间隔期（2.1-1.6万年前）是近70万年来高原鼠兔有效种群数量最高的时期，大约维持在680万只的水平；种群暴发式增长可能是青藏高原大湖期温湿气候条件下高原鼠兔喜好的高寒草甸植被在藏北高原扩张的结果，而种群的急剧下降则与末次冰盛期高寒草甸植被在藏北大范围退缩有关。.2..高原鼠兔种群分化地理格局及成因. 运用种群间的遗传距离，结合青藏高原的地史变迁探讨高原鼠兔种群地理分化及成因，结果显示，高原鼠兔种群在进化过程中形成了4个明显的地理分枝，即雅鲁藏布江以南的南部分枝（A分枝）、青藏高原东北部边缘的祁连－青海湖流域分枝（B分枝）、高原腹地中西北部分枝（C分枝）和高原腹地东南部长江－黄河－怒江上游分枝（D分枝）；A分枝的形成是雅鲁藏布江隔离的结果，B分枝的形成则是柴达木盆地、共和盆地、黄河上游河段三者共同作用的结果，其中柴达木盆地、共和盆地气候十分干燥，植被荒漠化程度很高，不适宜高原鼠兔栖息；C分枝栖息地基本属于高寒荒漠化草原，气候条件为冷干，而D分枝栖息地则主要是高寒草甸，气候为冷湿。由此可知，高原鼠兔种群地理分化应是距离隔离、河流地理屏障作用以及气候和植被分异共同作用的结果。.3. 不同地理区域高原鼠兔有效种群数量动态及种群间的基因交流历史.分析了A、B、C、D四个地理区域的有效种群数量动态及其相互间的基因交流历史，结果表明，受地理位置、地形地貌限制，区域气候演进模式明显不同并导致区域间植被动态的差异，由此必然引起高原鼠兔有效种群大小及其历史动态出现地理区域之间的差异；在不同的距离隔离、地理屏障的作用下，不同地理种群间的基因交流历史也各不相同。