协同分布的尖叶组华溪蟹系统地理格局比较研究

我国南北方动物在秦岭东部以东黄河和长江中下游地区相互渗透，形成广泛的过渡带。该地区在第四纪以来经历了冰期间冰期交替引起的冷暖、干湿变化，青藏高原隆升引起的地貌阶梯格局建立和相应的河流水系格局变化，以及气候分布的变化。对如今分布在该地区的物种遗传多样性调查和比较系统地理学研究，有助于我们深刻认识高原隆升和第四纪气候、环境变迁对我国生物地理演化历史的作用和影响机制。本项目以过渡带上协同分布的我国特产尖叶组华溪蟹4个物种为代表，通过遗传多样性调查和对比，分析地理种群遗传多样性指标与分布区气候、环境因子的相关性，探讨气候、环境条件对种群遗传多样性水平和分布的影响；通过分析种群遗传多样性分布格局的时空演化，种群历史动态，冰期避难所，种群扩张途径和基因交流，比较研究协同分布物种的系统地理结构，并综合反映我国第四纪以来气候变化与环境变迁的资料，研究气候、环境变化对过渡带上物种的地理分布和进化历史的影响。

我国内陆的秦岭东部及其以东的黄河和长江中下游地区是南北方动物相互渗透的广大过渡带。对现今在过渡带上的协同分布物种的分子系统地理学比较研究，有助于我们深刻理解第四纪以来青藏高原隆升与冰期间冰期交替引起的历史气候、环境变迁对我国内陆物种系统地理格局的历史发展和变化产生的影响。项目“协同分布的尖叶组华溪蟹系统地理格局比较研究”以分布在华溪蟹属北部边缘的4种尖叶组华溪蟹，即长江华溪蟹（S. yangtsekiense）、河南华溪蟹（S. honanense）、陕西华溪蟹（S. shensiense）和尖叶华溪蟹（S. acutum）为研究对象，通过野外调查和标本采集，在跨4个物种分布区全域的106个样点采集获得1,500余号标本。分子数据的获取共计测得包括nad5、cox1两条基因片断在内的线粒体编码基因序列（含4种华溪蟹、965个体），总长度约1,335,530 bp。获得4种华溪蟹1,500个体在9个多态性微卫星座位上的遗传分型数据。合并地理分布与分子信息分析，明确了这4种分布区跨我国南北方动物过渡带的华溪蟹在种内的系统地理分化格局；通过不同时间和空间尺度的比较研究，表明历史气候和环境变化是影响我国北部边缘4种尖叶组华溪蟹地理分布、遗传多样性、谱系分化、种群遗传结构和历史动态变化的重要因素。结合分子系统地理分析与整个属的生态位模拟分析，推测4种华溪蟹的冰期避难所。研究还发现，呈邻域分布的华溪蟹两物种对内部存在程度不一的物种间渐渗杂交。这是国际上首次通过母系和双亲分子标记、基于群体遗传研究获得的真淡水蟹类存在种间渐渗杂交的结果。种群历史动态和基因流分析提示，河南华溪蟹在间冰期大规模的种群扩张，及其在南北向的偏雄种群扩散很可能是促使该物种与邻域长江华溪蟹两个亚种发生持续和深度渐渗杂交的原因。而尖叶和陕西华溪蟹仅在微卫星DNA检出物种间的渐渗杂交，多重分子标记分析显示二者均有偏雄扩散的现象。项目研究结果和数据为我们深入认识淡水蟹类的历史生物地理提供了新的素材。该研究也为我国淡水蟹类多样性保护，以及预测全球气候变化对淡水蟹类多样性的影响提供了重要的理论依据。值得注意的是，在秦岭东部扇状过渡区，4种华溪蟹呈邻域、甚至同域分布。对这些邻域分布物种对之间遗传本质的进一步研究将有助于我们深刻理解华溪蟹属的物种形成及其历史进化过程。