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水中大熊猫,中国大鲵单物种

日期:2019-09-24编辑作者:科技之门

日前,中科院昆明动物研究所、中科院动物进化与遗传前沿交叉卓越创新中心车静研究员、张亚平院士及罗伯特·墨菲教授领衔的国际研究团队在中国大鲵遗传多样性与保护研究上取得重要进展。研究基于基因组水平数据揭示中国大鲵至少由5个物种组成,中国大鲵的保护亟须进一步评估和改进。该项研究成果于北京时间5月22日发表在国际学术期刊《当代生物学》上。

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“由于缺乏显著的外部形态差异,中国大鲵长期以来被认为是一个物种。目前我国实施的保护是基于‘中国大鲵是一个物种’的保护措施和市场化的人工养殖、放流增殖,并未对不同地方的种群加以区别对待。”车静说。

图中国大鲵生活照(RobertMurphy摄)

图为研究揭示中国大鲵至少存在5个不同物种 中科院供图

研究组首次探索使用了简化基因组的方法,在基因组水平对中国大鲵的野生种群开展了群体遗传学分析。分析发现,中国大鲵并非单一物种,目前研究数据支持至少5个物种的划分,其分布地与水系分布紧密相关,大致对应黄河、长江、珠江及钱塘江等流域。各物种间分化时间保守估计为4.71—10.25百万年以前,属于有较长分化历史的典型物种。

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在养殖场种群中,研究人员还意外发现了另外两个独特的支系,加上记录分布于海拔4000米以上的青藏高原种群,推测中国大鲵有可能包括高达8个物种,但这一结论亟待进一步考察和研究确定。

图基于线粒体片段、简化基因组SNP、微卫星数据,中国大鲵系统发育关系和遗传结构。A.基于线粒体基因片段,构建的野生种群及4个养殖个体构建的系统发育关系。B.野生种群的分布点;饼图颜色对应图A中线粒体支系;右下角为基于简化基因组SNP数据的群体结构,颜色对应线粒体支系。C.养殖种群的样品采集点;饼图颜色对应A中线粒体支系;右下角为基于微卫星数据的群体结构(最适K=1.这里显示第二最适K=3)。

图为基于线粒体片段、简化基因组SNP、微卫星数据,中国大鲵系统发育关系和遗传结构。其中图A.基于线粒体基因片段,构建的野生种群及4个养殖个体构建的系统发育关系。图B.野生种群的分布点;饼图颜色对应图A中线粒体支系;右下角为基于简化基因组SNP数据的群体结构,颜色对应线粒体支系。图C.养殖种群的样品采集点;饼图颜色对应A中线粒体支系;右下角为基于微卫星数据的群体结构(最适K=1.这里显示第二最适K=3)。中科院供图

中国科学院副院长张亚平院士说:“在这样一个备受关注的大型两栖动物中突然发现如此多的隐存物种是令人震惊的,这得益于基因组等新分析技术的应用。该发现对于中国大鲵的保护具有重要意义。”

国际学术期刊《当代生物学》(CurrentBiology)于北京时间5月22日零时,在线发表了论文《中国大鲵隐存物种正悄然灭绝》(TheChinesegiantsalamanderexemplifiesthehiddenextinctionofcrypticspecies),报道了中国科学院昆明动物研究所、中国科学院动物进化与遗传前沿交叉卓越创新中心车静研究员、张亚平院士及加拿大安大略皇家博物馆罗伯特·墨菲(RobertMurphy)教授团队领衔的多个国内外研究人员参与的合作成果。该研究基于基因组水平数据揭示中国大鲵至少由5个物种组成,中国大鲵的保护面临着重大调整,亟需进一步评估和改进。

记者从中国科学院获悉,由中科院昆明动物研究所领衔的国际科研团队在中国大鲵遗传多样性与保护研究上取得重要进展:研究基于基因组水平数据揭示中国大鲵至少由5个物种组成,这一成果打破了此前学界一直以来认为的“中国大鲵是一个物种”的结论,对今后我国大鲵的保护策略提供了新的科学指导和依据。研究成果于北京时间5月22日零时在国际期刊《当代生物学》上发表。

车静表示,商业目的的人工养殖存在加速物种灭绝的风险:物种之间基因混杂,基因同质化趋于严重,多个物种有可能逐渐被其中一种取代。她建议在全国范围内开展系统普查及遗传鉴定研究,对商业化养殖的管理作调整,停止无序人工放流行为,增加遗传背景及疾病筛查防御指导,增设相关保护区,加强以科学为指导的动物保护的公众教育。

中国大鲵,俗称“娃娃鱼”,是中国特有珍稀野生动物,也是世界现存两栖类中体型最大的物种,体长可以达到2米。中国大鲵具有极高的进化独特性,在全球生物多样性资源保护中占据重要的地位,堪称“水中大熊猫”。

中国大鲵(Andriasdavidianus)俗称“娃娃鱼”,为中国特有珍稀野生动物,也是世界现存两栖类中体型最大的物种,体长可达2米。据科研人员介绍,中国大鲵与日本大鲵及美洲大鲵共同组成了两栖类中的隐鳃鲵科(Cryptobrachidae)。该科的起源可以追溯到侏罗纪时代。因而,中国大鲵具有极高的进化独特性(Evolutionarydistinctive),在全球生物多样性资源保护中占据重要的地位,堪称“水中大熊猫”。

中国大鲵俗称“娃娃鱼”,为中国特有珍稀野生动物,也是世界现存两栖类中体型最大的物种,体长可达2米,具有极高的进化独特性,堪称“活化石”“水中大熊猫”。

中国科学院副院长张亚平院士介绍说,中国大鲵曾广泛分布于我国长江、黄河及珠江流域的18个省份。自20世纪50年代起,由于栖息地连续破坏,以及日益加剧的人为过度捕捉,中国大鲵的野生资源迅速减少,目前野生种群罕见。中国大鲵被列为极度濒危物种,并收录入CITES公约附录I,在我国列为二级保护动物。中国大鲵的保护问题受到了国内外极大的关注。目前中国大鲵保护的困境:在野外很难看到野生种群,养殖场内却保存着成千上万的个体。

由于缺乏显著的外部性状差异,中国大鲵长期以来被认为是一个物种,目前中国实施的保护策略也是基于“中国大鲵是一个物种”的论断,对不同地方的种群还未加以区别对待。

据悉,中国大鲵被世界自然保护联盟濒危物种红色名录列为极度濒危物种,并收录入《濒危野生动植物种国际贸易公约》附录Ⅰ,在我国列为国家二级保护动物。

我国实施的保护是基于“中国大鲵是一个物种”的保护措施和市场化的人工放流增殖,并未对不同地方的种群加以区别对待。考虑到两栖类不易迁移的习性,容易隔离分化,而中国大鲵分布范围较广泛,又经历了较长的演化历史,全国范围内中国大鲵不同地方的种群是否存在显著的遗传分化?目前的保护策略是否得当、有效?为解答以上问题,更好的保护中国大鲵,自2007年,车静、张亚平和罗伯特·墨菲(RobertMurphy)教授带领的团队便开始了对中国大鲵的研究。“由于中国大鲵的基因组达到50G,研究组首次探索使用了简化基因组的方法,在基因组水平对中国大鲵的野生种群开展了群体遗传学分析。同时结合线粒体基因数据,分析结果意外发现,中国大鲵并非单一物种,目前研究数据支持至少5个物种的划分。”车静介绍说,这5个物种(包括陕西种、四川种、广西种、贵州种和安徽种)分布地与水系分布紧密相关,大致对应黄河、长江、珠江及钱塘江等水系流域。各物种间分化时间保守估计约为4.71-10.25百万年以前,属于有较长分化历史的典型物种。另外,在养殖场种群中还意外地发现了另外两个独特的支系,加之记录分布于海拔4000米以上的青藏高原种群,推测中国大鲵有可能包括高达8个物种,但这一结论亟待进一步考察研究确定。“在这样一个备受关注的大型两栖动物中突然发现如此多的隐存物种是令人震惊的,这得益于基因组等新技术的应用。这个发现对于中国大鲵的保护具有非常重要的指导意义。”中国科学院院士、动物研究所研究员魏辅文表示。

记者了解到,早在2000年,加拿大科学家罗伯特·墨菲教授(RobertMurphy)及其合作者在研究中首次在遗传学水平发现中国大鲵的黄山种群具独特分化。考虑到两栖类动物容易隔离分化,中国大鲵分布范围较广泛,又经历了较长的演化历史,中国大鲵在全国范围内是否在不同地方存在种群的显著分化成为科研团队的重要突破方向。

(原载于《人民日报》2018-05-2314版)

车静表示,“中国大鲵长期以来被当作一个物种对待,且没有区分不同地理种群。这是无可指责的。但目前的研究结果显示,现行的保护策略隐藏巨大的风险。若不及时调整,不仅有的物种不能得到保护,还很容易使小种群物种受到其它物种的基因侵蚀,甚至被取代,造成巨大遗传资源损失甚至物种灭绝。”在对养殖场随机取样分析中,该研究发现全国养殖场有78.82%的个体是“陕西种”。此外,以贵州省为例,通过微卫星数据分析显示,随机取样的100份养殖个体虽然有不同的母系来源,但是核基因水平已经混杂为一个物种。换言之,不当的保护还可能加速物种的灭绝。

据介绍,自2007年以来,中国科学院昆明动物研究所车静研究员、张亚平院士和罗伯特·墨菲教授带领的国际团队便开始对中国大鲵进行研究。经过10年来的考察和走访,与国内外多个科研单位和林业部门合作,在全国范围内共收集到70个野生和1034个来自养殖场的中国大鲵样品,通过简化基因组的方法,研究团队在基因组水平对中国大鲵的野生种群开展了群体遗传学分析。

这些研究不难发现,新技术方法的应用使我们对中国大鲵这一明星物种有了全新的认识。在此基础上,亟需对现有中国大鲵的保护策略和措施进行评估和改进。建议全面开展中国大鲵遗传资源的调研和分析,对包括的不同物种进行种群大小、遗传多样性、分布地等系统的调查研究,正确认识每一个物种,调查过程应加强新的技术手段的应用,例如环境DNA技术。根据研究结果,及时调整相应的保护策略和措施。特别对于小种群物种,急需优先保护。同时,应加强遗传技术的应用,建立不同物种的技术标准,规范养殖市场。禁止未经遗传核查的无序放流,在遗传鉴定的基础上,方可开展各物种原产地的繁殖放流。希望通过各方的共同努力,不仅能有效保护中国大鲵各物种,还能为其它濒危物种的保护作出示范。

分析结果发现:中国大鲵并非单一物种,目前研究数据支持至少5个物种的划分。这5个物种(包括陕西种、四川种、广西种、贵州种和安徽种)与水系分布紧密相关,大致对应黄河、长江、珠江及钱塘江等水系流域。各物种间分化时间保守估计约为4.71——10.25百万年以前,属于有较长分化历史的典型物种。

此外,据车静研究员介绍,在养殖场种群中还意外地发现了另外两个独特的支系,加之记录分布于海拔4000米以上的青藏高原种群,推测中国大鲵有可能包括高达8个物种,但这一结论还需进一步考察研究确定。“在这样一个备受关注的大型两栖动物中突然发现如此多的隐存物种是令人震惊的,这对于中国大鲵的保护具有非常重要的意义。”车静说。

对此,张亚平院士指出,发现大鲵的多个隐存种对今后大鲵保护提供了全新的科学支撑。张亚平介绍说,基于过去的分类知识和常规做法,在保护区划分、人工养殖、增殖放流等保护过程中,中国大鲵长期以来被当作一个物种对待,且没有区分不同地理种群。“若不及时调整,不仅有的物种不能得到保护,还很容易使小种群物种受到其它物种的基因侵蚀,甚至被取代,造成巨大遗传资源损失甚至物种灭绝。”

对于目前的增殖放流,车静研究员建议加强遗传筛查,建立不同物种的技术标准,规范养殖市场。“禁止未经遗传核查的无序放流,在遗传鉴定的基础上,方可开展各物种原产地的繁殖放流。”车静说。

延伸阅读:

中国大鲵曾广泛分布于我国长江、黄河及珠江流域的18个省份。自20世纪50年代起,由于栖息地连续破坏,以及人为过度捕捉,中国大鲵的野生资源迅速减少目前野外种群罕见。中国大鲵被世界自然保护联盟濒危物种红色名录(IUCNRedListofThreatenedSpecies或称IUCN红色名录)列为极度濒危物种(CE,criticallyendangered),并收录入CITES公约附录I,在我国列为二级保护动物。

1982年至今,全国已建立48个涉及保护中国大鲵的自然保护区(大部分为80年代后期以来建立),其中主要针对中国大鲵的保护区有33个,保护区占地面积达17.10万公顷。

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