荒漠沙蜥生活史特征的地理变异：表型可塑性还是遗传适应

Recent global change in climatic conditions is a great challenge for animal's survival and reproduction. An important series of questions in evolutionary biology is whether and how animals can rapidly adapt to environmental changes. Animals can adapt to different environment by two nonexclusive mechanisms: phenotypic plasticity and genetic adaptation. Recent study suggests that Phrynocephalus przewalskii from different geographic populations suffer different environment and exhibit different life history. Females reproductive strategies and juveniles growth rate in different P. przewalskii populations will be analyzed through common garden experiment, reciprocal transplant and phylogenetic comparative methods. Our aims are to identify causal pathways for life history variation, and distinguish the role of phenotypic plasticity and genetic adaptation during local adaptation and life history evolution.

全球气候环境的变化给动物的生存和繁殖带来前所未有的挑战，生物能否以及如何快速适应环境的变化成为进化生物学研究的热点，通常动物通过表型可塑性和遗传适应应对环境变化。初步调查显示，荒漠沙蜥不同地理种群所经历的环境不同生活史特征显著不同。本项目以荒漠沙蜥多个地理种群为研究对象，通过室内人为环境操作（食物可利用性、种群密度和捕食者有无）以及野外幼体移植实验，结合种群系统发生关系，分析不同环境条件下沙蜥的繁殖对策和生长发育情况，目的是寻找生活史变异的成因，区分环境适应过程中表型可塑性和遗传适应的作用，阐明系统发生和表型可塑性在生活史进化中的作用。

动物的生活史特征在种间、同种种群间普遍存在显著的地理变异，解读该变异产生的原因一直以来都是进化生物学和动物生态学研究的重要课题之一。动物生活史对策的变异常反应了动物对不同环境条件的适应，该适应主要通过两个途径产生：单一基因型对环境条件的可塑性反应（即表型可塑性）或基因型对特定环境条件的局部适应（即遗传适应）。为探索遗传和环境在种群间生活史变异中的作用，本项目以荒漠沙蜥的9个野外种群为研究对象，通过系统发生、饲养繁殖和重点种群的标记重捕等手段，分析荒漠沙蜥繁殖对策的地理变异和影响因素。获得的主要结果如下：1、所研究的繁殖特征中仅相对窝重不存在显著地理变异，其余如雌性身体大小、窝卵数、卵重、窝重和相对卵重均差异显著。雌性身体大小可以解释繁殖特征的部分变异，但仍有显著的剩余变异。2、线粒体基因的系统发生分析表明采样种群位于系统发生树的不同分支上，但系统独立对照（Phylogentic independence）分析表明所有的繁殖特征均不受系统发生影响。空间自相关分析也表明种群间的地理距离与繁殖特征间的差异无显著相关性，进一步验证了系统发生对繁殖特征无显著影响的结论。3、海拔而不是纬度对繁殖特征有显著影响，进一步分析表明海拔主要通过影响降雨量和日照时间来影响繁殖对策。4、并不是所有种群都存在后代数量与质量的权衡，部分种群后代数量与大小甚至显著正相关。这可能与项目研究的样本量有限有关，仍需要进一步研究。5、荒漠沙蜥成体表现为雄性偏大的性二态，且该现象仅在即将性成熟时才表现出来。研究表明，营养生态位分歧假说，雌性年老个体较少的死亡率差异假说都不能很好的解释该现象。标记重捕分析表明，性成熟前的两性生长率差异是导致性二态产生的直接因素，导致该生长差异的最终因素可能与雌雄繁殖角色不同导致地能量分配差异有关。综上，荒漠沙蜥生活史特征的种内变异受系统发生的影响有限，主要由局部环境差异引起。