【肉垂鹤】
肉垂鹤(Bugeranus carunculatus),也称吐绶鹤,隶属于鹤形目,鹤科,是非洲最高大的鹤类动物。该物种分布于非洲东部和南部,从埃塞俄比亚直到坦桑尼亚南部和莫桑比克,西至安哥拉和纳米比亚,栖息于沼泽、浅滩、芦苇塘等湿地,以捕食小鱼虾、昆虫、蛙蚧、软体动物为主,也吃植物的根茎、种子、嫩芽。近年,因湿地不断被开发破坏,肉垂鹤赖以生存的区域逐渐丧失,其分布区日益缩小,加之人为的猎杀以及流行疾病蔓延,使得肉垂鹤的数量不断减少。目前,非洲大陆上仅存8000只肉垂鹤,该物种已被世界自然保护联盟(IUCN)列为濒危等级。濒危物种会表现遗传变异丧失、近交衰退、进化可塑性丧失等一系列问题,一旦种群状况不断恶化,该物种将卷入灭绝漩涡,从地球上消失。
【关于肉垂鹤的国内外研究现状】
为了解和保护肉垂鹤,之前已有大量文献对相关鹤类做过一些全面的研究。相关研究主要集中在年龄组成、集群模式、生境、天气状况以及疾病对肉垂鹤的影响。在筑巢研究方面,John等首次对坦桑尼亚分布的肉垂鹤筑巢行为进行观察,探讨了水深、周围植被覆盖以及植物种类等各个因素对肉垂鹤筑巢的影响。在疾病研究方面,贾婷等对肉垂鹤常见寄生虫疾病进行了研究,特别是对肉垂鹤体内残疟原虫的相关研究。在水文生境研究方面,Bento等亦对赞比西河三角洲水文变化对肉垂鹤的影响进行了研究,结果发现水文变化对荸荠属植物的生长影响较大,而肉垂鹤的主要食物是荸荠属植物,因此水文因子是影响肉垂鹤生存的重要因素。此外,一些繁殖研究表明,肉垂鹤的第一次繁殖年龄对于长期的繁殖力有重要的影响。这些研究成果对肉垂鹤的保护具有重要意义。但目前就肉垂鹤的分子研究较少,而遗传多样性对濒危物种的保护极为重要,这也是我们选择分子方向的一个重要原因。
【主要组织相容性复合体】
分子标记是目前研究动物遗传结构的一个非常可取的途径,分子标记的概念有广义和狭义之分。广义的分子标记是指可遗传的并可检测的DNA序列或蛋白质。狭义分子标记是指能反映生物个体或种群间基因组中某种差异的特异性DNA片段。DNA分子标记是DNA水平遗传变异的直接反映。目前,常见的分子标记包括微卫星、线粒体DNA等分子标记,但这些中性标记无法反应自然对物种的选择方向,不利于濒危物种的生存潜力评估。因此需要研发功能性分子标记对濒危动物的遗传多样性展开调查,而主要组织相容性复合体(Major Histocompatibility Complex,MHC)即是理想的功能性标记。MHC是脊椎动物中发现的编码免疫球蛋白受体的多态性基因群,具有控制免疫应答的功能。MHC可分为I类和II两个亚家族,经典I类MHC与内源性免疫相关,该基因表达很广泛,几乎除了神经细胞的所有细胞都有表达。经典I类MHC分子是由一条重链(a链)和一条轻链(beta;链)构成,a链包括:链外结构域,跨膜区和胞质尾区。大量的研究表明,对I类MHC多态性的维持机制以及种群遗传结构等信息研究,能为濒危野生动物的种群管理提供理论依据。在研究MHC基因的多态性方面,史燕,吴孝兵等人通过实验证明,许多不同种类的MHC基因都具有同源性,它们往往都来自于同一个原始基因去区,在进化过程中,随着环境和条件的变化,基因具有不同的分化方式。另外除了MHC的基因多态性,MHC基因还有免疫功能方面的作用,研究表明,基因主要在抗原识别以及清除外来以及内在抗原中起到重要的作用。基于这个研究,结论表明,针对一些濒危物种,可以利用MHC基因的遗传性找到他们的近缘物种,建立系统发生图谱,这对更好的保护濒危物种并增加其物种数量起到一定的作用。朱英在研究大熊猫I类MHC基因分子标记时,提到MHC基因多态性的维持机制,第一种是病原菌介导的平衡选择,以及性选择机制。并且利用了分子变异分析的方法预测了大熊猫种群结构的遗传方法。在遗传结构信息方面的研究中,杨光,陈旭衍研究了MHC在种群遗传学和保护遗传学方面的应用,MHC基因作为编码主要组织相容性抗原的基因群 ,具有控制同种移植排斥反应、免疫应答和免疫调节等复杂功能。由于MHC 的表达产物广泛参与各种外源抗原的识别 ,其遗传背景的差异可导致不同个体抗寄生虫能力及自免疫疾病易感性的差异。同时 ,MHC 多样性水平的降低可导致种群内个体对突发性的传染性病原体的易感性增高 ,导致种群抗病能力单一 ,生存力下降 。运用 MHC 分析来进行种群遗传学和保护遗传学研究 ,是近年来一个热点和新增长点。朱英在讨论大熊猫I类MHC基因遗传变异水平时发现,物种生长的地理区域历史,杂交程度或者选择压力的大小,都可能导致物种不同的MHC基因的多样性,进一步来讲,就是样本的大小在,种群的数目,还有MHC基因的位点数,都有可能影响到所检测到的等位基因的数目,在这一方面,实验设计中也需要更多关注。
【研究内容和目的意义】
本研究将设计鹤类动物I类MHC基因通用引物扩增肉垂鹤基因组DNA,根据分离到的序列数量及结构,初步判断肉垂鹤I类MHC基因的座位数量,并通过构建系统发生树探讨肉垂鹤I类MHC基因的系统进化地位。研究所获得的序列及引物信息将为今后肉垂鹤的种群遗传变异研究奠定基础,并为其他濒危鹤类动物的研究提供借鉴。
【参考文献】
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