题目：秦巴山区小稻蝗种群分化研究

秦岭—大巴山地区是中国最重要的动物区系分界，它由秦岭、大巴山、汉江河谷组成的，划分了东洋界和古北界。秦岭山脉坐落在暖温带气候区，其南坡是亚热带气候，是中国最多样化的栖息地之一。这一区域与青藏高原及陕西高原相连接，易于与北部高原进行物种交流。汉江和丹江流入长江顺流而下进入中国南部，使得南部物种有机会进入秦岭大巴山脉区域。所有这些证据显示秦岭大巴山脉在中国动物区系上是一个极其重要的过渡带，融合了南部与北部的物种。并且该地区也经历了第四纪冰川期，多次的冰期和间冰期交替使得物种分布及种群遗传分化受到显著的影响。
    小稻蝗Oxya intricata(Stal.)以禾本科植物特别是稻米为食，在潮湿的河谷和盆地等低海拔环境中栖息，另外，小稻蝗迁移能力较弱，种群间的交流相对较弱并且易于形成一个稳定的种群，利于小范围生境的遗传分化研究。小稻蝗的肛上板由于具有纵沟、侧沟以及突出的外缘等典型而稳定的特征，这为几何形态测量学分析选取地标点并进行进一步分析提供了很好的条件。本研究主要分为以下两个方面：
谱系地理学和种群遗传学方面，本研究选择线粒体COI基因为分子标记对秦巴山区13个小稻蝗种群123个个体进行了研究。目的是研究秦巴山区小稻蝗种群间的遗传多样性及遗传结构，探讨种群进化的数量动态历史，从而判断该地区小稻蝗种群是否经历冰期瓶颈效应和快速扩张，通过对种群分异时间的估计推测种群进化历史。研究结果如下：
1．  本研究共获得秦巴山区13个种群小稻蝗123条COI序列，序列长度为729bp，共有多态性位点64个，其中变异位点32个。
2．  各种群基本上都呈现较高的单倍型多样性和较低的核苷酸多样性，种群间遗传距离较近。AMOVA分析表明秦巴山区小稻蝗种群间遗传分化程度不高FST= 0.1427，而单倍型组间遗传分化指数较高FST= 0.6815。对全部种群进行Mantel test发现小稻蝗种群间不符合地理距离模型（IBD），而对除小洋种群外的种群进行Mantel test符合地理距离模型，推测种群分化可能受到地理距离和地理阻隔的共同影响。
3．  秦巴山区小稻蝗种群间不存在明显的谱系地理关系。根据三种系统发育树，结合进化枝支持度和地理分布情况可将单倍型分为7个单倍型组（A-G）。同时系统发育树和地理分布位置可以将秦巴山区小稻蝗种群大致分为4个地理类群，即由Haplogroup D和Haplogroup F构成的汉中盆地种群，由Haplogroup B和Haplogroup G构成的安康盆地以南种群，由Haplogroup C和Haplogroup E构成的安康盆地及其以北种群，由Haplogroup A 构成镇巴小洋种群。但是个别地理类群内的单倍型组间进化关系均较远，因此可能种群内部经历了较为复杂的历史事件。
4．  错配分布分析在各单倍型组中均呈现单峰分布，说明种群曾经历快速扩张，主要发生在 0.1906-0.0513Myr期间。推测镇巴小洋种群扩张时间较晚，大概发生在末次冰期前的间冰期，汉中盆地种群曾先后发生多次扩张和收缩，推测该种群受到冰期影响明显，种群历史较为复杂，而安康盆地两个类群扩张时间较早，因此最有可能为冰期避难所。中性检验和BSP分析也证明所有种群均经历了扩张，并且种群可能受冰期影响不强烈，但是可能因为环境气候改变仍经历多次瓶颈效应和种群扩张，并且能够逐步适应波动的气候变化存活下来。
5．  秦巴山区小稻蝗的最近共同祖先的溯祖时间为0.7525Myr，小稻蝗各单倍型的分异均发生在第四纪冰川时期中晚期。镇巴小洋种群可能是一个较新的种群，并且由安康盆地种群进化来的，它可能曾经受到冰期影响，迁移到安康盆地作为避难所，与周围种群发生基因交流，后又扩张到镇巴小洋一带，曾经历建立者效应。汉中盆地种群分异时间较早，并含有4个广泛分布单倍型H33、H42、H13和H16，因此汉中盆地种群应该为较古老的种群。安康盆地北部种群单倍型丰富，含有最广泛分布地单倍型H1和镇巴小洋种群的单倍型，因此推测安康盆地北部种群较为古老，但是分异时间不一致说明可能发生过种群融合，同样安康盆地南部种群可能曾经同样发生种群的融合，一些特有单倍型被保存了下来，这也进一步证明了安康盆地可能曾经是冰期避难所。
 
几何形态测量学方面，本研究以秦巴山区小稻蝗肛上板为研究材料，对13个种群196个个体的肛上板进行了几何形态测量学分析。选取肛上板12个地标点并经过数据标准化后，分别进行了单因素方差分析、多变量方差分析Tukey’s HSD检验、规范变量分析（CVA）、形态扭曲图以及聚类分析。目的是为了研究直翅目昆虫雄性肛上板作为鉴定种属的分类学特征是否对种下区分种群仍旧有效，并且肛上板是一个与生殖有关的分类特征，这样的结构在不同种群以及不同环境中是否会发生变化。研究结果如下：
1．质心值的单因素方差分析结果表明小稻蝗种群间雄性肛上板大小存在显著差异（F = 8.671, p = 0.000），箱图结果显示种群间肛上板大小没有明显区别，Tukey HSD检验的两两差异结果显示个别种群间肛上板大小差异显著。
2．规范变量分析表明小稻蝗肛上板形态差异显著，第一主成份和第二主成份占形态变异量的63.83%，由此构建的坐标中将秦巴山区小稻蝗13个种群较为清晰的区分出来。根据形态扭曲图可以形象观察出肛上板主要差异位置及变化方向。
3．聚类分析结果结合种群地理关系可将13个小稻蝗地理种群可以分为3个类群：秦岭南坡类群，汉江上游盆地类群，和大巴山北坡类群。这说明肛上板形态特征可以作为种下鉴定种群的研究依据，推测其形态发生变异也可能是也因为受到环境因素的制约，对种群繁殖产生了影响，从而造成的种群间形态差异变化。
4．通过选择合适的形态特征及主要变化位置，几何形态测量法能够根据形态差异有效的区分种群，研究中所获得的几何形态测量学结果都能够相互支持。
综上所述，秦巴山区小稻蝗种群基因交流频繁，谱系地理关系较弱，但是地理类群间存在明显遗传分化，受到地理距离和地理隔离两方面的影响。在冰期作用下种群发生过多次扩张，并且安康盆地附近可能为冰期避难所。小稻蝗雄性肛上板形态差异与地理环境气候有显著关系。结合种群遗传结果和几何形态测量学结果可以看出，秦巴山区小稻蝗种群遗传和形态变异并不存在明显地相关性。