蚯蚓（Amynthas morrisi）种群遗传结构和对冰期的响应研究

Earthworm taxonomy has been extensively developed in the past two centuries, however, intraspecific differentiation or population genetic structure analysis is insufficient. Specifically, the population genetic structure research of Megascolecidae earthworms which is dominant in China is very deficient. The previous result shows that the intraspecific differentiation of Amynthas morrisi (Beddard 1892) occurred in 1 million years which belongs to quaternary glaciation. Therefore the population distribution may respond to the environmental change caused by climate fluctuation of the glacial and interglacial period. Choosing A. morrisi to be the research material and the genomic SNP to be the molecular marker, this research will focus on the population genetic diversity, historical dynamics, and gene flow, and finally deduces the diffusion model. After carrying out the Maximun entrppy model and combining with the above genetic results the response of earthworm populations to the glacial events will be concluded. The results will contribute to the understanding of population dynamic distribution and evolutionary force.

蚯蚓分类学已在过去两个世纪中得到较广泛开展，但种内分化或种群遗传结构分析相对还比较欠缺和滞后。尤其是在我国占主导地位的巨蚓科（Megascolecidae）蚯蚓的种群遗传结构研究目前还很匮乏。此外，申请者在前期研究中发现蚯蚓Amynthas morrisi（Beddard 1892）种内分化发生在100万年以内，地质史上属于第四纪冰期，受冰期和间冰期温、湿度波动的影响，种群对环境变化可能发生动态响应。本课题拟选取广泛分布于我国南部的巨蚓科蚯蚓A. morrisi为研究对象，通过简化基因组SNP分子标记，研究种群遗传多样性、历史动态及种群间的基因流，探讨其扩散模式。同时，通过最大熵模型（MaxEnt）模拟冰期环境影响，结合遗传学结果阐明蚯蚓A. morrisi种群对冰期事件的动态响应。研究结果有助于我们从时间和空间上理解种群动态分布和进化动力。

蚯蚓是最重要的土壤动物类群之一，自古生代末期极大地繁盛起来，蚯蚓分类学已在过去两个世纪中得到较广泛开展，但种内分化或种群遗传结构分析相对还比较欠缺和滞后。尤其是在我国占主导地位的巨蚓科（Megascolecidae）蚯蚓的种群遗传结构研究目前还很匮乏。本研究对起源于我国的代表性蚯蚓物种Amynthas morrisi（Beddard 1892）（毛利远盲蚓）的种群遗传多样性的探索将有助于我们理解蚯蚓的生态功能和进化动力。.本研究选取起源于中国，广泛分布于我国南部的蚯蚓A. morrisi为研究对象，以西起横断山脉、东至长江中下游、北达大巴山脉、南止海南岛的南方11省为研究区域，利用本研究采集的和以往积累的蚯蚓样本，以线粒体基因16S、COI和简化基因组SNP为分子标记，探讨种群遗传多样性、历史动态及种群间的基因流，构建其扩散模式。.项目初步查明了分布于我国南方的毛利远盲蚓种群的遗传多样性和遗传结构，收集了50个自然保护区的蚯蚓，并发现，A. morrisi的种群内遗传变异程度略小于其他已报道物种；A. morrisi大部分的遗传变异来自于种群内，种群间的遗传变异水平较低；A. morrisi种群间的地理距离和遗传距离无相关关系，其迁移扩散受到了人类活动的较强影响；A. morrisi种下有四个世系，世系D最早分化出，然后是世系C，世系A和B构成姐妹枝，并最晚分化开来；从错配分布分析结果，无法判断毛利远盲蚓经历过种群扩张还是在相对较近的历史时期内处于种群稳定状态，但单倍型多样性和核苷酸多样性评估定性的提示我们，闽广沿海亚区（ⅦA）种群可能曾经经历过从一个小的有效种群迅速扩张的过程；使用线粒体COI基因进行分歧时间估算，发现A. morrisi和A. corticis两物种的分化发生在晚第三纪中新世（9.6162Ma），A. morrisi四个世系间的分化均发生在晚第三纪中新世（3.5605Ma）之后，其中世系LD于晚第三纪中新世（3.5605Ma）最先分化出来，而世系LC、LA和LB的分化均发生在第四纪更新世（0.8233Ma、0.414Ma）。.以上研究结果为厘清重要科属蚯蚓在我国的起源、扩散和迁移的机制初步提供了一些种群阶元的有价值的结论。