基于微卫星与线粒体DNA标记的马来西亚假食鱼鳄遗传多样性分析及其对迁地保护育种计划的启示

《Scientific Reports》：Genetic diversity of Tomistoma schlegelii in Malaysia using microsatellite and mitochondrial DNA markers

本研究针对濒危物种假食鱼鳄(Tomistoma schlegelii)在马来西亚种群因栖息地破坏和人鳄冲突导致迁地保护个体增加，但遗传背景不清可能引发近交或远交风险的问题，研究人员通过14个物种特异性微卫星(STR)标记和线粒体DNA(mtDNA)的ND6-tRNA-cyt b及控制区(CR)序列，对38个个体的遗传多样性、种群结构和系统发育进行分析。结果揭示6个遗传簇，显示较低的核基因多样性，仅一个簇存在mtDNA多样性，并鉴定出B和D两个关键簇对未来育种计划至关重要，为制定科学保育策略提供了分子依据。

　　

在东南亚热带雨林的沼泽水域中，生活着一种古老而神秘的生物——假食鱼鳄(Tomistoma schlegelii)。作为假食鱼鳄亚科(Tomistominae)现存的唯一成员，这种鳄鱼因其细长的吻部与印度食鱼鳄相似而得名，但分子数据显示它更接近食鱼鳄属(Gavialis)。由于栖息地破坏和人鳄冲突日益加剧，越来越多的野生假食鱼鳄被转移到保护中心和动物园进行迁地保护(ex situ conservation)。然而，这些被圈养个体的遗传背景却一直是个未知数——如果不了解它们的亲缘关系和遗传多样性，盲目的繁殖配对可能导致近交(inbreeding)或远交(outbreeding)风险，反而违背了保护初衷。

为解开这一难题，马来西亚Universiti Tunku Abdul Rahman的研究团队在《Scientific Reports》上发表了最新研究成果。他们对38只假食鱼鳄的血液样本展开深入研究，首次将物种特异性微卫星(microsatellite)标记和线粒体DNA(mtDNA)标记相结合，系统评估了马来西亚种群的遗传状况，并为未来育种计划提供了科学依据。

研究人员主要运用了以下关键技术：从38只野生捕获个体采集血液样本进行DNA提取；使用14个物种特异性微卫星位点进行基因分型，通过聚丙烯酰胺凝胶电泳(PAGE)分析片段大小；扩增线粒体DNA的ND6-tRNA-cyt b区域和控制区(CR)进行测序分析；利用STRUCTURE软件进行贝叶斯聚类分析种群结构；通过FSTAT、GenAlEx等软件计算遗传参数（等位基因丰富度、观察杂合度H_O、期望杂合度H_E、近交系数F_IS等）；采用分子方差分析(AMOVA)评估群体分化。

种群结构

STRUCTURE分析结果显示，Delta K在K=2时出现峰值，表明存在两个主要遗传群：一个仅包含马来半岛个体，另一个则包含马来半岛和沙捞越的混合个体。然而根据最大似然值，K=6更能反映精细尺度的遗传分化，将个体划分为A-F六个簇。地理上，A簇个体全部来自沙捞越，B簇包含四个马来半岛个体，D簇由一个已知母系(TK008)及其所有后代组成。值得注意的是，除B簇外，其他簇均只包含一种mtDNA单倍型。

遗传多样性

微卫星数据显示整体遗传多样性较低。多位点偏离哈迪-温伯格平衡(HWE)，且F_IS值较高，显示纯合子过量。在簇水平，B簇的等位基因数(N_A=3.714±0.412)和有效等位基因数(N_E=3.048±0.348)最高，而C簇最低(N_A=1.714±0.221)。观察杂合度H_O范围在0.250-0.490之间，期望杂合度H_E在0.277-0.611之间。C和D簇未检测到显著近交，而A、B、E和F簇均显示近交迹象。

遗传分化

F-统计显示簇间存在中等分化(F_ST=0.24±0.043)。AMOVA分析表明，28-30%的遗传变异来自簇间分化，R_ST范围为0.28-0.31(p=0.001)。当在分析中排除具有H4单倍型的E簇时，PhiPT值变得不显著，说明H4单倍型对种群分化有重要贡献。

亲缘关系

Hamilton亲缘关系系数较高(0.317±0.05)。ML-Relate分析发现1对亲子关系(PO)和38对全同胞关系(FS)，且这些关系均出现在同一簇内。在E和F簇中发现了跨州的FS关系，提示可能存在当代基因流。

育种簇鉴定

通过去除分析发现，B簇对Nei基因多样性(GD)的所有层次（簇内、簇间和总体）都有重要贡献，且是唯一显示mtDNA多样性(π=0.00538±0.00627, h=0.8±0.02688)的簇。E簇在等位基因丰富度方面对所有层次都有正贡献，对维持H4谱系至关重要。而F簇则会降低多样性水平，选择它可能助长近交。

mtDNA分析

串联数据显示32个简约信息位点。新样本中仅检测到H1和H4单倍型。H1谱系分布在C、D和F簇，而E簇完全由H4单倍型个体组成。沙捞越个体(H2单倍型)形成独立的A簇，而具有此谱系的马来半岛个体与TK030(H5)和TK066(H1)聚集在B簇。

性别偏向扩散/栖忠

当包含H4谱系时，mtDNA AMOVA显示显著的种群分化(PhiPT=0.91, p=0.001)，表明雌性栖忠现象。排除H4谱系后结果不显著(PhiPT=0.29, p=0.074)，提示扩散可能。微卫星数据的非参数曼-惠特尼U检验结果不显著，分配指数分布不一致。

研究表明马来西亚假食鱼鳄种群遗传多样性较低，存在明显的遗传分化。微卫星标记比mtDNA更能揭示精细尺度的种群结构，支持了先前关于H4单倍型可能代表一个潜在管理/保护单元的假设。亲缘关系分析显示簇内个体高度相关，存在近交风险。同时，研究发现了一些可能反映当代基因流或繁殖行为的证据，如个别个体在繁殖期被捕获可能与其寻找配偶或巢址的行为有关。

这项研究的重要意义在于首次系统评估了马来西亚假食鱼鳄的遗传状况，为迁地保护计划提供了关键科学依据。研究人员特别指出，在未来的育种计划中，应优先考虑包含B簇和E簇个体，以最大程度维持遗传和等位基因多样性。同时，鉴于鳄类中普遍存在的多父本现象能增加遗传多样性，建议在圈养繁殖中考虑采用多雄配种策略。研究还强调，为避免圈养种群遗传多样性丧失，应建立至少15只无亲缘关系个体组成的创始群，并维持100只左右的圈养种群规模。这些发现不仅对假食鱼鳄的保护具有直接指导意义，也为其他濒危鳄类的保护遗传学研究提供了重要参考。