● 摘要
秦巴山脉和大别山区自西向东横贯我国中部，这一地区蕴藏着丰富的动植物资源，是我国生物多样性的起源和演化中心之一，生物区系组成独特，古北界和东洋界的许多物种在这里交汇分布。和北半球的其他地区一样，该地区在第四纪也经历过多次的冰期—间冰期回旋，因此使得该地区很多物种的种群遗传多样性在地理分布上留下了痕迹。
两栖动物的扩散能力有限，容易受地质、历史、气候事件等因素的影响而产生分歧演化，是研究生物地理的良好模式生物。秦岭雨蛙和合征姬蛙主要分布在秦巴山区和大别山区海拔800 m以上的山间水塘和稻田附近，是我国同域分布的特有物种，秦岭雨蛙和合征姬蛙的分布呈现片段化。近年来这两种动物的分布面积逐渐减少，它们的谱系地理学和种群遗传结构迄今为止未见报道。本研究利用线粒体细胞色素b基因和COI基因的部分片段对秦岭雨蛙和合征姬蛙的种群遗传结构和谱系地理结构进行了分析。以期研究复杂的山势地形是否能对这两种动物的遗传结构产生影响，同时也探究第四纪冰川时期的气候变化是否对这两种动物的地理分布产生了一定的影响，以及探讨同域分布的这两个物种是否具有一致的谱系地理格局。
本研究的结果如下：
1.获得16个种群的212个秦岭雨蛙个体的cyt b序列和COI序列，包括空位和缺失位点在内，两条序列共长1665 bp，其中cyt b序列长度是983bp，COI序列长度是682bp，1539个位点是不变位点，126个是可变（多态性）位点，126个可变位点中又包含51个单一信息位点（所有位点包含两个变异核苷酸），另外75个是简约信息位点。利用这些多态性位点共测检到32个单倍型。秦岭和大别山区的秦岭雨蛙无论是单个种群还是各个分支或者是抽样总体来说，单倍型多样性（Hd）都非常高，在0.3~0.9之间，而核苷酸多样性（Pi）的值则非常低，在0.00119~0.00755之间。32个单倍型中，22个单倍型是出现频率较高的独有单倍型（private haplotypes），占总单倍型数的68.75%，只分布于单个种群；10个单倍型为出现频率较高的共享单倍型（common haplotypes），占总单倍型数的31.25%。
系统发育分析显示出四个分化的线粒体DNA进化枝系。种群比较表明种群间存在显著或极显著的遗传分化。分子变异分析(AMOVA分析)表明主要变异存在于秦岭和大别山两个种群之间，这意味着这两大种群之间存在着限制性基因流，它们可以被分成两个保护单元来加以保护。
Mantel检验结果表明遗传分化和地理距离之间存在显著性关联（相关系数R = 0.842302, p < 0.01），符合距离隔离模型（IBDM）的推断。SAMOVA分析表明秦岭雨蛙存在明显的谱系地理结构。错配分布和中性检验表明四个进化枝系经历了快速的种群扩张。BSP分析和公式T = τ / (2ut)计算得出秦岭雨蛙种群历史上的扩散时间在更新世晚期0.50~0.23Myr，BEAST估算秦岭雨蛙的出现时间在3.26Myr，秦岭种群和大别山种群的分化时间在早更新世的1.74 Myr。总之，复杂的地形和遥远的距离使得秦岭雨蛙具有明显的遗传多样性和谱系地理结构，第四纪冰期的气候变化可能对秦岭雨蛙的分布产生了一定的影响。
2.获得18个种群的229个合征姬蛙个体标记序列，该序列长1526bp，其中包括809bp的线粒体COI基因、717bp的线粒体cyt b基因，其中1386个是不变位点，140个是多态性位点，多态性位点又包括16个单变异位点、124个简约信息位点，检测出61个单倍型。核苷酸多样性指数（Pi=0.0282）较低，单倍型多样性指数（Hd = 0.9508）较高。秦巴山脉和大别山区的合征姬蛙无论是单个种群还是各个分支或者是抽样总体来说，单倍型多样性指数（Hd）都非常高，在0.1818~0.9508 之间，而核苷酸多样性（Pi）的值则非常低，在0.0001~0.0282之间。61个单倍型中，40个单倍型是出现频率较低的独有单倍型（private haplotypes），占总单倍型数的65.57%，只分布于单个种群；21个单倍型为出现频率较高的共享单倍型（common haplotypes），占总单倍型数的34.43%。
系统发育分析显示出两个明显分化的线粒体DNA进化枝系，这两个进化枝恰与被复杂的山势和长距离隔离开的秦巴山区和大别山区吻合。分子变异分析(AMOVA分析)表明主要变异存在于秦岭—大巴山种群和大别山种群之间，这意味着这两大种群之间存在着限制性基因流，它们可以被分成两个保护单元来加以保护。SAMOVA分析表明合征姬蛙存在明显的谱系地理结构。Mantel检验结果表明遗传分化和地理距离之间存在显著性关联（R = 0.7491 , p = 0.0 < 0.01），符合距离隔离模型（IBDM）的推断。种群比较表明种群间存在显著的遗传分化(FST=0.96418)。嵌套进化枝分析表明在不同种群内存在限制性基因流。离差平方和（SSD）和粗糙指数（R, Harpending’s raggedness index）检验显示秦岭—大巴山种群和大别山种群经历了快速扩散（sudden expansion）的假设。而错配分布和中性检验拒绝该物种经历了快速的种群扩张的假设。由最大简约网络图可知两个子网络图并不连接。BSP分析和公式T = τ / (2ut)计算得出合征姬蛙种群历史上的扩散时间在更新世晚期0.05~0.015Myr，BEAST估算合征姬蛙秦岭—大巴山种群和大别山种群的分化时间在早上新世的4.45 Myr。总之，复杂的地形和遥远的距离使得合征姬蛙具有明显的遗传多样性和谱系地理结构，第四纪冰期的气候变化可能对合征姬蛙的分布产生了一定的影响。
3.本文所研究的秦巴山区和大别山区的秦岭雨蛙和合征姬蛙具有丰富的遗传多样性，种群具有明显的谱系地理结构。复杂的山区地势和长距离的地理隔离以及第四纪冰川时期的反复的气候变化是形成现如今此两种动物地理分布格局的主要原因。经比较，发现这两个同域分布的两栖动物物种具有相似的谱系地理结构。