青藏高原地区喜马拉雅旱獭的谱系地理特征

The Marmota himalayana natural plague focus is the largest one in China; and as an active epidemic focus, this region has the most serious human plague situations. The Marmota himalayana is the main host of Yersinia pestis in this region, hence, study on biology of Marmota himalayana has a special importance for plague control in the focus. Here, using three molecular markers (mitochondrial DNA sequencing, microsatellites marker, and EST-SSR), we will study the phylogeography of the marmots over the Qinghai-Tibet Plateau. We plan to analyze the phylogenetics, genetic structure, and gene flow among populations. Meanwhile, we will construct a molecular tracing system with which we can deduce the original geographical locations of marmots using molecular marker data. This project will largely enhance our knowledge on phylogeographic characteristics of Marmota himalayana and consequently will provide useful scientific basis for testing relationships among hosts, pathogen, and vectors of plague. Also, the results and conclusions will have important theoretical and practical significances in plague focus control and marmot poaching prevention.

喜马拉雅旱獭鼠疫自然疫源地广泛分布于青藏高原，是我国面积最大的鼠疫自然疫源地，该疫源地内动物鼠疫流行活跃，是我国人间鼠疫危害最严重的地区。喜马拉雅旱獭是该疫源地的主要宿主，也是青藏高原的广布物种。研究其生物学属性，对青藏高原地区的鼠疫防控具有重要意义。本项目拟采集6个省（区）的10个区域的喜马拉雅旱獭组织样本，采用3套分子标记（线粒体DNA、微卫星、EST-SSR），对青藏高原喜马拉雅旱獭种群进行谱系地理学研究，分析其系统发育关系、种群遗传结构和基因流。同时，基于遗传学数据和地理信息资料，构建高效实用的喜马拉雅旱獭分子溯源系统（即通过分子标记信息反推其来源地）。本课题的开展，将极大地提高我们对喜马拉雅旱獭谱系地理特征的了解，为进一步探索鼠疫宿主与鼠疫菌、媒介间的相互作用积累研究基础。同时，研究成果在喜马拉雅旱獭动物鼠疫防控和打击非法盗猎返运鼠疫疫源动物方面具有重要的理论和实践价值。

本项目于2015年1月开始执行，至2018年12月基本完成样本收集和主要检测工作。本项目已对来自青藏高原东北部的43个采样点的423个喜马拉雅旱獭样本进行了cytochrome b (cyt b) 基因和11个微卫星标记（SSR）的检测和分析。基于最大似然法和贝叶斯推断的系统发育分析表明，所有获得的cyt b单倍型在根部以较高的支持率聚为两个单系群，两单系群恰分别对应于两个已知亚种，指名亚种M. h. himalayana和川西亚种 M. h. robusta的参考序列。经Beast分析，两个单系群的分化时间约为1.03百万年前，几乎与该属的另外两个种，灰旱獭M. baibacina和森林草原旱獭M. kastschenkoi的分化同时发生，而比温哥华岛旱獭M. vancouverensis和灰白旱獭M. caligata之间的分化还要早很多。基于微卫星数据的遗传结构分析检测到混合分布区内两单系群之间具有明显的基因流，证实两单系群间的分化仍处于亚种水平。该项目第一次系统性地证实了喜马拉雅旱獭两个亚种的存在并确定了其在青藏高原东北部的分布范围。遗传结构分析表明，青海省东部地区的喜马拉雅旱獭种群具有显著的遗传结构，13个地理种群形成了三个遗传聚类群，且三个遗传聚类群与湟水河和黄河上游干流所划分出的地理单元完全一致，湟水河和黄河上游干流是阻碍该地区喜马拉雅旱獭种群进行迁移扩散和基因交流的天然屏障。STRUCTURE分析结果显示三个遗传聚类群间仍有明显的基因流，AMOVA分析显示三个聚类群间变异百分比为6.60%，仅略高于聚类群内种群间的变异（4.51%），而远低于种群内变异水平（88.90%），表明喜马拉雅旱獭可能通过桥梁或在枯水期等穿越河流进行基因交流。.以上结果为该地区的旱獭种群监控和鼠疫防控提供了科学的理论基础。.