朱鹮配偶选择机制研究

朱鹮配偶选择机制研究

论文摘要

朱鹮(Nipponia nippon)是中国国家Ⅰ级重点保护鸟类,被IUCN红色名录列为濒危物种。历史上,朱鹮曾经广泛分布在东北亚的俄罗斯、中国、朝鲜半岛以及日本等地区。然而,由于人类过度捕猎、环境污染以及栖息地减少等原因,20世纪80年代朱鹮相继在俄罗斯、朝鲜半岛和日本等地灭绝。至1981年,全世界仅余7只野生朱鹮残存于中国陕西省洋县。近40年来,我国针对朱鹮的保护工作使得朱鹮种群的数量得到了快速增长,现已超过3000只,并陆续在陕西、河南、浙江等历史分布区实现了野外放飞及野外种群重建。然而,作为历史分布区重引入工程的种源提供基地,朱鹮人工种群的繁殖工作仍然存在着受精率低、死亡率高、畸形率高和放飞存活率低等一系列尚未解决的科学问题。本文以浙江省德清县下渚湖湿地的朱鹮为对象,在观察研究繁殖行为的基础上,进一步通过研究自主选择配偶个体的1)羽色与MHC多态性之间的相关性、2)形态特征与MHC多态性之间的相关性、以及3)子代遗传品质与双亲配偶选择的作用效率等,揭示了朱鹮的配偶选择机制,主要研究结果如下:(1)自由择偶的朱鹮中,两性均存在基于MHC的配偶选择倾向,但雌性与雄性的MHC偏好不同。雌性朱鹮偏爱MHC杂合型的雄性(单位点、单倍型和多位点杂合度的联合概率Pc均小于0.05),而雄性则偏爱不含Ⅱ类MHC等位基因DAB*d(χ82=26.99,Pc<0.01)或HT03单倍型(χ82=18.74,Pc<0.05)的雌性。(2)MHC杂合雄性的婚羽总亮度和紫外区亮度更低(P<0.01),雄性MHC多位点杂合度与其婚羽总亮度(r=-0.55,P<0.01)和紫外亮度(r=-0.69,P<0.01)间也显示出负相关关系。中介效应分析显示,雌性朱鹮能够通过婚羽亮度看出雄性MHC杂合度高的“好基因”,从而据此达到选择MHC杂合雄性作为配偶的目的(95%置信区间均不包含0)。在雌性中,虽然不含DAB*d的雌性的婚羽总亮度和紫外亮度略大于含有这一等位基因的雌性,但两组雌性间差异远未达到显著水平(P值均大于0.1)。(3)MHC单位点或单倍型杂合雄性的喙长、跗趾长和体重均略大于纯合雄性,但二者间差异未达到显著水平(P值均大于0.1),雄性MHC多位点杂合度与体型(r=0.15,P=0.24)和体重(r=0.18,P=0.17)之间也并未显示出相关性。在雌性中,不含DAB*d的雌性,其喙长、跗趾长和体重均显著大于含有DAB*d的雌性(喙长和跗趾长的P值小于0.05,体重的P值小于0.01)。中介效应分析发现,雄性朱鹮能够通过体重看出雌性“好基因”,从而选择不含DAB*d的雌性作为配偶的(95%置信区间不包含0)。(4)分析繁殖结果与父母MHC型之间的关系,发现父亲MHC杂合度高可以显著提高受精卵数目(Waldχ2:5.89-9.99,P值均小于0.05),而母亲MHC含有DAB*d则会显著降低配偶对的平均卵初重(Waldχ2:10.12-10.39,所有P值均小于0.01)。父亲MHC杂合度高(Waldχ2:7.35-12.05,P值均小于0.01)和母亲不含DAB*d(Waldχ2:3.39-3.98)均能够提高配偶对最终出飞的子代数目。(5)卡方检验表明,基于MHC的配偶选择偏好可以有效地提高子代活率。父母均为受异性欢迎MHC基因型时,子代成活率可以达到78%,高于其它类型配偶对,显著高于父母均为不受异性欢迎MHC基因型的配偶对(20%-38%,P值均小于0.05)。(6)比较不同配对方式朱鹮的繁殖情况,发现人工配对朱鹮的平均受精卵数(1.58±0.70)、平均出飞子代数(0.65±0.63)以及子代出飞率(41.1%)均显著小于野化训练朱鹮的平均受精卵数(2.04±0.75)、平均出飞子代数(1.38±0.58)以及子代出飞率(67.3%)和野外朱鹮的平均受精卵数(2.12±0.99)、平均出飞子代数(1.44±1.00)以及子代出飞率(68.1%),而野化训练朱鹮和野外朱鹮之间则没有显著差异(P值均大于0.1)。本文的研究结果对于相关部门制定朱鹮人工种群和野生种群精细的遗传管理计划,具有重要的指导意义。

论文目录

  • 致谢
  • 摘要
  • Abstract
  • 第一部分 绪论
  •   第1章 朱鹮的生物学背景及研究现状
  •     1.1 朱鹮的生物学背景
  •     1.2 朱鹮的保护历史及现状
  •     1.3 朱鹮的研究现状
  •   第2章 配偶选择机制与主要组织相容性复合体
  •     2.1 配偶选择机制概述
  •     2.2 主要组织相容性复合体
  •     2.3 基于MHC的配偶选择机制
  •     2.4 配偶选择的外在线索
  •     2.5 配偶选择对繁殖成功率的影响研究
  •   第3章 理论依据、研究目的和内容
  • 第二部分 研究内容
  •   第4章 微卫星多态位点筛选和群体分型
  •     4.1 研究材料
  •       4.1.1 样品
  •       4.1.2 主要试剂
  •       4.1.3 主要仪器和设备
  •     4.2 研究方法
  •       4.2.1 基因组DNA提取
  •       4.2.2 获取微卫星引物
  •       4.2.3 PCR扩增
  •       4.2.4 变性聚丙烯酰胺凝胶电泳
  •       4.2.5 三色荧光组合扫描
  •       4.2.6 数据分析
  •     4.3 微卫星多态位点筛选实验结果
  •       4.3.1 基因组DNA提取电泳检测结果
  •       4.3.2 普通PCR扩增结果
  •       4.3.3 变性聚丙烯酰胺凝胶结果
  •       4.3.4 荧光引物PCR扩增结果
  •       4.3.5 三色荧光组合扫描峰图结果
  •     4.4 微卫星多态位点群体分型
  •     4.5 数据分析
  •   第5章 朱鹮的配偶选择机制分析
  •     5.1 研究材料
  •       5.1.1 样品
  •       5.1.2 主要试剂
  •       5.1.3 主要仪器和设备
  •     5.2 研究方法
  •       5.2.1 基因组DNA的提取
  •       5.2.2 性别测定
  •       5.2.3 MHC基因型分型
  •     5.3 数据处理
  •       5.3.1 MHC遗传参数
  •       5.3.2 微卫星遗传参数
  •       5.3.3 随机抽样模拟
  •       5.3.4 Fisher’s联合概率
  •     5.4 研究结果
  •       5.4.1 配对事件
  •       5.4.2 分子实验结果
  •       5.4.3 基于MHC的配偶选择机制分析
  •       5.4.4 基于配偶选择的近交避免机制
  •     5.5 讨论
  •   第6章 朱鹮配偶选择中婚羽和体尺的作用分析
  •     6.1 研究材料
  •       6.1.1 样品
  •       6.1.2 主要仪器和设备
  •     6.2 研究方法
  •       6.2.1 反射光谱测定与数据采集
  •       6.2.2 朱鹮婚羽羽色参数计算
  •       6.2.3 雌性朱鹮形态参数测定与处理
  •       6.2.4 数据处理方法
  •       6.2.5 中介效应分析方法
  •     6.3 结果
  •       6.3.1 朱鹮婚羽反射光谱与MHC间的相关性
  •       6.3.2 雄性朱鹮羽色在MHC配偶选择机制中的中介作用分析
  •       6.3.3 朱鹮体尺与MHC间的相关性
  •       6.3.4 雌性朱鹮体尺在MHC配偶选择机制中的中介效应分析
  •     6.4 讨论
  •   第7章 繁殖结果与亲鸟MHC的相关性分析
  •     7.1 分析方法
  •       7.1.1 繁殖结果参数统计
  •       7.1.2 数据分析方法
  •     7.2 野外朱鹮繁殖结果分析
  •       7.2.1 雌性MHC型与繁殖结果的相关性分析
  •       7.2.2 雄性MHC型与繁殖结果的相关性分析
  •       7.2.3 父母的MHC型与繁殖结果的相关性分析
  •     7.3 人工配对、野化以及野外朱鹮的繁殖结果比较
  •     7.4 讨论
  • 第三部分 结论
  •   第8章 主要结论、创新点与展望
  •     8.1 主要结论
  •     8.2 创新点
  •     8.3 展望
  • 参考文献
  • 文章来源

    类型: 博士论文

    作者: 孙力

    导师: 方盛国,万秋红

    关键词: 朱鹮,配偶选择,羽色紫外亮度,繁殖成功率

    来源: 浙江大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学

    专业: 生物学,生物学

    单位: 浙江大学

    分类号: Q953

    DOI: 10.27461/d.cnki.gzjdx.2019.000553

    总页数: 127

    文件大小: 4875K

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