隔离-扩散与季节迁徙对山斑鸠分布格局影响及其形成机制

Oriental Turtle Dove from the northern Yangtze River will migrate to southern China. Current climate and several ancient events are presumed to have shaped the geographical distribution of many avian species, such as the existence of the new climatic classification, the isolation of the major mountains and islands in China, the uplift of the Qinghai-Tibetan Plateau, climatic oscillations in Pleistocene glaciation-interglaciation. In this study, molecular genetic markers (mitochondrial DNA cytochrome b gene, nuclear gene microsatellites) and stable isotopic signatures (Hydrogen and Oxygen) are used to infer the influence of vicariance-dispersal and seasonal migration on Streptopelia orientalis distribution patterns and formation mechanism in China. The aim of this study is to：(1) reveal the formation mechanism of geographic distribution patterns and population connectivity (and isolation)of Streptopelia orientalis in China,based on the difference of current climate between different zones and climatic oscillations evoked by the ancient geographical and geological events; (2)compare the genetic differentiation and genetic diversity between migrational populations and non-migrational populations; (3) assess subspecies differentiation of the dove in China comparing with morphological characters. That maybe give some help for the research of the southern and northern birds on the population diversity, population connectivity (and isolation), evolutionary pattern, avifauna differentiation and the effect the climatic changes on the migration.

本项目以山斑鸠为研究对象，线粒体细胞色素b基因（Cytb）、核基因β-纤维蛋白原第7内含子（FIB7）为分子标记以及氢、氧同位素为稳定同位素标记，使用分子生物学、系统地理学研究方法与同位素标记技术，以现存自然气候条件(中国气候新划分)、中国主要山脉和岛屿的形成(海南岛等岛屿)、第三纪晚期与第四纪青藏高原的抬升、冰期-间冰期冷暖气候交替发生及由它们引发的环境演变为背景，探讨（1）山斑鸠迁徙模式；（2）自然种群地理分布格局与种群连接性（或隔离）形成机制；（3）比较迁徙种群与非迁徙种群的遗传分化，并结合形态数据分析亚种分类问题（海南山斑鸠分类地位）。实施本项目对研究我国北方和南方鸟类种群遗传多样性及种群连接性（隔离）、南北方鸟类进化模式、南北鸟类区系分化、岛屿鸟类进化以及气候影响鸟类迁徙具有重要理论意义。

本项目以山斑鸠为研究对象，线粒体Cytb、12SrRNA、16SrRNA及核基因FIB、简化基因组为分子标记，氢氧同位素为同位素标记， 研究隔离-扩散、迁徙对山斑鸠种群遗传多样性及种群连接性（隔离）、进化模式的影响。项目开展内容及重要结果如下：（1）山斑鸠线粒体基因及核基因表现为较低的核苷酸多样性、较高的单倍型多样性，遗传变异发生在种群内（Cyt b：96.93%；12SrDNA：98.80%；16SrDNA：95.89%；FIB：92.91%；P<0.001）；（2）基于mtDNA Cytb、12SrRNA、16SrRNA以及nrFIB构建的贝叶斯树、最大相似树结果显示，山斑鸠未出现明显的遗传分化和典型的系统地理分布格局，种群间存在基因交流（P>0.05），单倍型网络图呈“星状分布”；（3）种群历史动态结果显示，山斑鸠种群存在近期扩张；（4）形态统计分析显示山斑鸠翼长与尾长为形态变异主要参数，通过与环境因子相关性分析显示，纬度、气温、降雨、地温、湿度是导致山斑鸠形态变异的主要因素，且温度越高、湿度越大、环境越稳定形态量度越大；（5）山斑鸠遗传多样性主要受气温、气压、风速影响显著，且因基因功能的不同受环境因子影响有异；（6）潜在分布区预测结果山斑鸠在中国的潜在分布区面积适中，其中最适生区主要在云南、湖南、江西，较适生区主要分布在中国东部，核心适宜分布区面积约占全国陆地总面积的41.7%。比较山斑鸠实际记录点分布和MaxEnt预测出的山斑鸠核心适宜分布区域可以看出，山斑鸠记录的实际分布几乎全部位于潜在核心适宜分布区，中国东南部是山斑鸠的主要栖息地；（7）同位素结果显示，北方种群明显区分于南部种群；（8）开发了89个SSR位点。项目的开展对研究我国北方和南方鸟类种群遗传多样性及种群连接性（隔离）、南北方鸟类进化模式、南北鸟类区系分化以及气候影响鸟类迁徙具有重要理论意义。