塔里木马鹿生境规模动态变化及种群基因流研究

There are plenty of valuable but endangered and relict species in Tarim basin. However, the ecosystem in Tarim basin is fragile ad suffers from extreme destruction. So, it is a priority to protect biodiversity in Tarim basin. Tarim red deer is a special and unique subspecies in China with a high adaptability to desert habitat. At present, Tarim red deer populations are suffering from both of the habitat loss and fragmentation which increased drift and inbreeding. These led to sharply declination of populations and intensified its endangered degree. This project combined landscape, 3S technology and molecular ecology at the first time. The following three points will be studied and revealed by complete investigation of Tarim red deer resource based on long time scaled systematic observation, spatial data, survey data and experimental data. The first is the habitat size and dynamic change in Tarim red deer populations. The second is the mechanism of population degradation in Tarim red deer. The third is the change of gene flow of current three fragmented populations of Tarim red deer and their rejuvenation characteristics. The project is distinctive and representative for avoiding advanced methods and selecting a typical target. Achievements from this project are of significance for harmonious development and effective protection of arid environment and biological resources.

塔里木盆地蕴育了大量的珍危物种，但是其生态系统脆弱，遭受严重破坏，因此保护塔里木盆地的生物多样性已成当务之急。塔里木马鹿是我国唯一高度适应荒漠生境而形成的特殊亚种。目前，塔里木马鹿种群正面临着栖息地丧失和片断化的双重影响，物种遗传漂变和近亲繁殖的不断增加，导致了种群数量的锐减，进一步加剧其濒危程度。本项目首次把景观生态学、3S技术和分子生态学相结合，通过塔里木马鹿资源的全面调查，在已取得的长时间尺度的系统观测和空间数据、野外调查数据、室内实验数据基础上，主要研究并揭示：1、塔里木马鹿种群资源的生境规模和动态变化；2、塔里木马鹿种群资源退化机制；3、现阶段塔里木马鹿生存的三个片区种群基因流的变化及扩群复壮特征。为该鹿扩群复壮与个体生存能力的保证提供科学依据。本项目由于研究手段先进及选择靶区典型，富有特色和代表意义，故取得的成果对干旱区环境与生物资源的协调发展与有效保护等问题具有重要意义。

塔里木马鹿是我国唯一高度适应荒漠生境而形成的特殊亚种。目前，塔里木马鹿种群正面临着栖息地丧失和片断化的双重影响，物种遗传漂变和近亲繁殖的不断增加，导致了种群数量的锐减，进一步加剧其濒危程度。1. 采用生态位模型评价塔里木马鹿生境结果显示，最低温度对塔里木马鹿的分布影响最大；2. 利用3S技术研究塔里木马鹿种群的栖息地的破碎化情况和评估其生境的适宜性，结果显示，在当地自然环境变化和人类活动的影响下，从1996年到2016年的时间内，各个研究区的各类生境的变化比较大，其中沙漠植被和水体的面积减少，而不适宜的面积在增加。表明塔里木马鹿的栖息地在严重的丧失和破碎化；3. 利用MaxEnt模型预测马鹿当前和未来RCP4.5和RCP8.5两种气候情景下2041-2060年(2050s)、2061-2080年(2070s)的潜在生境分布，并找出影响生境分布的关键因子，结果显示，整个高度适宜区域2050s和2070s面积数量分别减小了1.1%和0.7%；4. 塔里木马鹿遗传多样性与环境因子之间的RDA 分析显示：气温和降水量是影响塔里木马鹿遗传多样性关键的因子；5. 以DNA cytb分子标记的的基因流结果显示，尉犁种群与沙雅种群之间有一定程度的基因交流，而且末种群与其他两个种群之间的基因交流贫乏，有显著的分化程度；6. 塔里木马鹿基于DNA cytb 的遗传多样性较低而基于MHC-DRB基因的遗传多样性较高，正选择作用是维持塔里木马鹿 MHC-DRB 基因多态性的主要维持机制；7. 应用 RNA-Seq 技术对塔里木马鹿和天山马鹿进行高通量转录组测序分析，并对差异表达候选基因进行实时荧光定量PCR分析，获得了与马鹿毛发颜色控制相关基因的表达普，为阐明塔里木马鹿形态特征方面的分子机制奠定基础；8. 塔里木马鹿VDR基因生物信息学分析结果为深入研究塔里木马鹿VDR基因编码蛋白的生物学功能提供了理论基础；9. 该物种干旱环境适应性遗传机制研究结果显示，一组候选基因以及代谢途径和GO类别可能塔里木马鹿在干旱环境下直接或间接地与氧化应激、水再吸收、免疫调节、能量代谢、眼睛保护、热应激、呼吸系统适应、高血压的预防及DNA损伤修复有关。