生境片段化對千島湖島嶼上黃足厚結(jié)猛蟻遺傳多樣性的影響

羅媛媛，劉金亮，黃杰靈，包華峰

(1. 中國計量學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院, 杭州 310018; 2. 浙江大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院, 杭州 310058)

生境片段化對千島湖島嶼上黃足厚結(jié)猛蟻遺傳多樣性的影響

羅媛媛1,*，劉金亮2，黃杰靈1，包華峰1

(1. 中國計量學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院, 杭州 310018; 2. 浙江大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院, 杭州 310058)

利用相關(guān)序列擴(kuò)增多態(tài)性(SRAP)分子標(biāo)記法，對千島湖片段化生境中14個島嶼上的黃足厚結(jié)猛蟻(Pachycondylaluteipes)種群遺傳結(jié)構(gòu)和多樣性進(jìn)行研究。利用5對SRAP引物對42份材料的基因組進(jìn)行擴(kuò)增，共得到大小在50—800 bp之間的71個可重復(fù)位點(diǎn)，其中63個為多態(tài)性位點(diǎn)，多態(tài)性比率達(dá)88.73%。AMOVA分析結(jié)果顯示，65.03%的遺傳變異存在于種群間，34.97%的遺傳變異來自種群內(nèi)(Plt;0.001)。利用PopGene Version 1.32軟件對SRAP多態(tài)性數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，不同島嶼種群的多態(tài)位點(diǎn)比例和Nei′s基因多樣性指數(shù)變化范圍分別介于35.21%—91.55%和0.2662—0.4905之間，平均值分別為58.25%和0.3729，其中多態(tài)位點(diǎn)比率最高的島嶼為面積最大的JSE島。多態(tài)位點(diǎn)比例和Nei′s基因多樣性指數(shù)與島嶼面積、海拔均無顯著相關(guān)性，但與隔離度呈顯著正相關(guān)關(guān)系。種群間遺傳分化指數(shù)介于0.0777—0.9328之間，平均值為0.4419，基因流值介于0.0360—5.9350之間，平均值為1.0451，種群間遺傳分化程度較高，基因流較低。利用UPGMA聚類分析法對14島嶼上的42個個體進(jìn)行遺傳聚類分析，表明地理距離較近的個體和島嶼具有優(yōu)先聚在一起的趨勢。Mantel 檢驗(yàn)表明黃足厚結(jié)猛蟻各種群間地理距離與遺傳距離間存在顯著相關(guān)性(r=0.7757，Plt;0.01)。以上結(jié)果表明地理隔離是影響千島湖黃足厚結(jié)猛蟻種群遺傳結(jié)構(gòu)和多樣性的主要因素。

陸橋島嶼；遺傳分化；基因流；土壤節(jié)肢動物；SRAP；地理隔離

由人類改造自然而產(chǎn)生的生境片段化現(xiàn)象日益嚴(yán)重[1]。片段化過程中，隨著棲息地面積的減少、隔離度的增加和環(huán)境的改變，同一物種不同種群間基因流下降，遺傳漂變的作用突出，近交增加，遺傳多樣性降低，甚至可能導(dǎo)致物種的局域滅絕[2]。除上述因素外，處于片段化階段的世代數(shù)也影響片段生境中物種遺傳多樣性的變化，在經(jīng)歷相同片段化時間情況下，物種世代周期越短，則經(jīng)歷片段化的世代數(shù)越多，遺傳多樣性對生境片段化反應(yīng)越敏感[3]。

甲蟲等節(jié)肢動物具有個體小、數(shù)量大、傳代快、食性行為豐富、對環(huán)境變化高度敏感等特點(diǎn)，可以作為不同生態(tài)系統(tǒng)類型的指示生物，成為研究生境片段化對生物遺傳多樣性影響的理想材料[4]。針對陸地生境島嶼(terrestrial habitat islands)對動物遺傳結(jié)構(gòu)和多樣性的影響，已有一些研究報道[5- 7]，結(jié)果發(fā)現(xiàn)生境片段化對不同種類遺傳多樣性的影響會有所差異。因陸地生境島嶼存在邊界不清晰、片段化時間不一致或不清晰等原因，對種群遺傳多樣性影響的認(rèn)識仍然存在一定的局限性[8]。由水庫大壩建設(shè)形成的人工湖泊型陸橋島嶼(land-bridge islands)組成的片段化景觀，格局清晰、島嶼(片段/斑塊)邊緣明顯、周圍基質(zhì)均為水對島嶼物種不親和，能有效的避免基質(zhì)效應(yīng)和廊道作用(季節(jié)性相連島嶼除外)等，因而更具實(shí)驗(yàn)性，被認(rèn)為是研究生境片段化極為難得的天然實(shí)驗(yàn)室[9]。雖然已在委內(nèi)瑞拉的Lake Guri等人工湖泊陸橋島嶼開展了一系列具有重要影響的研究[10- 11]，但有關(guān)生境片段化對陸橋島嶼上動植物遺傳多樣性尤其是節(jié)肢動物的影響的研究極少。

千島湖(新安江水庫)地處浙江省西部，是1959年新安江水電站大壩建成蓄水形成的大型水庫。水庫面積約580 km2，最高水位線(海拔108 m)時有面積2500 m2以上的島嶼1078個，最大島嶼面積13.2 km2。目前，湖中島嶼森林覆蓋率為88.5%，以天然馬尾松林為主，基本上是由建壩前森林被伐后次生演替形成[12- 13]。50多年的片段化歷史、眾多的島嶼、島嶼上森林植被的相似性，以及島嶼形成時間一致、基質(zhì)都為湖水，使千島湖成為研究生境片段化初期生態(tài)效應(yīng)的理想場所[9,12- 13]。

黃足厚結(jié)猛蟻(Pachycondylaluteipes)為千島湖庫區(qū)島嶼地表常見昆蟲，該蟻體長約4.8 mm，壽命1—2a(工蟻)，每巢約有30—100只，每個蟻巢中可發(fā)現(xiàn)一兩只比較大的蟻后(體長5—6 mm)[14- 15]。本文利用序列相關(guān)擴(kuò)增多態(tài)性(sequence-related amplified polymorphism, SRAP)分析采自千島湖14個島嶼的黃足厚結(jié)猛蟻樣本，該方法簡便、高效、穩(wěn)定[16]，已應(yīng)用于植物[17- 18]、節(jié)肢動物[19]和魚類[20]等物種遺傳多樣性研究，本文的研究目的為：1)生境片段化對黃足厚結(jié)猛蟻遺傳分化和基因流的影響；2)島嶼特征與種群遺傳結(jié)構(gòu)和多樣性的關(guān)系；3)探討影響種群遺傳結(jié)構(gòu)和多樣性的因素。

1 材料與方法

1.1 樣地選取

根據(jù)最新高清晰度衛(wèi)星照片(或航片資料)和地形圖，結(jié)合實(shí)地勘查，選取了千島湖中心湖區(qū)14個不同隔離程度的陸橋島嶼作為研究樣地，編號分別為：I14、I15、I58、I59、I60、I63、I64、I72、I73、I74、I75、B7、B6、JSE(圖1)，其中各島嶼特征參數(shù)詳見表1。在本研究中將面積最大的JSE島作為大陸，隔離度為島嶼離大陸(JSE)的距離。

圖1 取樣島嶼分布情況Fig.1 The sampled islands distribution in the Thousand Island Lake region

島嶼號Islandnumber面積/m2Area隔離度/mIsolation海拔/mAltitude所屬島群Chainsofislands多態(tài)位點(diǎn)比率/%PercentageofpolymorphicbandsNei's多樣性指數(shù)Nei'sgenediversityI601396.07387.10100梅峰MF52.110.3452I591890.02398.18109梅峰MF47.890.2997I732538.001442.86113中心湖區(qū)ZXQ35.210.3069I743949.111756.01116中心湖區(qū)ZXQ40.850.3282I144637.51189.55118攔網(wǎng)LW63.380.4550I156181.0134.13119攔網(wǎng)LW73.240.4713I726875.9234.01115攔網(wǎng)LW81.690.4905I588388.43690.03121梅峰MF45.070.3036I758624.731664.07114中心湖區(qū)ZXQ54.930.3519I6413070.97770.51127桐子塢TZW35.210.2662I6313263.93710.43126桐子塢TZW40.850.2775B7274942.40949.7197橋下QX64.790.4237B6479759.10487.63198橋下QX70.420.4507JSE11538756.450299界首JSE91.550.4499平均值Mean58.250.3729標(biāo)準(zhǔn)誤St.Dev16.450.0799

島嶼面積為湖水水位105 m時的面積；隔離度為島嶼離最近大陸的距離， JSE島在本研究中被作為大陸；海拔為島嶼最高處的海拔高度。

1.2 取樣

實(shí)驗(yàn)所用材料分別采自圖1中14個不同的島嶼，采集時間為2011年5月24—26日。在同一個島嶼的樣品采集過程中，避免所取樣品來自于同一巢穴的螞蟻。每個島嶼隨機(jī)選取3個不同地點(diǎn)的螞蟻巢穴，每個螞蟻巢穴中取20只黃足厚結(jié)猛蟻備用，然后在此20只中隨機(jī)選取1只工蟻，用于基因組DNA分析。

1.3 基因組DNA提取

將用于基因組DNA分析的黃足厚結(jié)猛蟻經(jīng)ddH2O反復(fù)清洗干凈，用滅菌剪刀剪去腹部，晾干后參照上海生物工程有限公司試劑盒(產(chǎn)品編號SK8251)提供的DNA提取方法進(jìn)行總DNA的提取，并用濃度為1.2%瓊脂糖凝膠電泳檢測總DNA含量與質(zhì)量，最后將所有樣本的濃度調(diào)整為20 ng/μL。

1.4 SRAP-PCR引物篩選

SRAP引物序列參照Li和Quiros的標(biāo)準(zhǔn)引物[16]，由上海生物工程有限公司合成。使用由5條反向引物和5條正向引物分別組合所形成的25對引物對基因組進(jìn)行擴(kuò)增，最后篩選出擴(kuò)增條帶豐富、清晰、重復(fù)性好的5對引物組合(表2)，對樣品進(jìn)行擴(kuò)增，每對引物重復(fù)2次。

1.5 樣品PCR擴(kuò)增

PCR反應(yīng)體系為：在總體積25 μL的反應(yīng)體系中，含2.5 μL的10×PCR buffer，1 μL的模板DNA，2.5 μL的Mg2+，2 μL的dNTPs，各2 μL的SRAP引物，0.16 μL的Taq DNA聚合酶和雙蒸水。

SRAP-PCR擴(kuò)增程序：94 ℃預(yù)變性5 min，94 ℃變性1 min，35 ℃退火1 min，72 ℃延伸1 min，5個循環(huán)；94 ℃變性1 min，50 ℃退火1 min，72 ℃延伸1 min，34個循環(huán)；72 ℃延伸10 min，4 ℃保存。

1.6 電泳檢測

擴(kuò)增產(chǎn)物采用10%濃度的聚丙烯酰胺凝膠電泳分離，以100 bp DNA ladder作為DNA長度參比，固定、銀染和顯影，具體過程如下：

(1)固定 利用體積分?jǐn)?shù)為10%的乙醇和1%的冰乙酸固定30 min后，然后用蒸餾水漂洗2次；

(2)銀染 利用0.2%的AgNO3，1%的冰醋酸，10%的乙醇染色20 min，然后用蒸餾水漂洗2次；

(3)顯影 預(yù)備顯影液2份(3%NaOH溶液，每200 mL溶液中加1 mL甲醛)，顯影時第一份顯影液倒入后出現(xiàn)黑色沉淀立即倒掉，然后倒入第二份顯影液，直到條帶清晰，用自來水沖洗停止顯影，然后用數(shù)碼相機(jī)對其照相保存圖片。

表2 SRAP引物

加粗部分為篩選出的5對用于SRAP-PCR實(shí)驗(yàn)的引物

1.7 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

對穩(wěn)定、可重復(fù)的DNA條帶進(jìn)行統(tǒng)計，將每個條帶視為一個位點(diǎn)，同一電泳遷移位置上的條帶將清晰可見的強(qiáng)帶和反復(fù)出現(xiàn)的弱帶記為“1”，無帶記為“0”，記錄50—800 bp范圍內(nèi)帶的有無，形成原始數(shù)據(jù)矩陣。采用PopGen Version 1.32軟件[21]計算Nei′s基因多樣性指數(shù)(H)、遺傳分化系數(shù)(Gst)和基因流(Nm)。采用AMOVAprep軟件[22]做種群間遺傳差異的分子方差分析(AMOVA)。采用NTSYSpc2.10e軟件[23]進(jìn)行基于Jaccard相似性指數(shù)矩陣的UPGMA聚類分析，通過Treeplot模塊生成聚類圖。R 2.11.1 for Windows[24]做遺傳多樣性指數(shù)與環(huán)境因子的Spearman相關(guān)性分析和線性回歸分析(逐步向前回歸法)，利用Mantel test法檢驗(yàn)島嶼空間距離與黃足厚結(jié)猛蟻遺傳距離(Gst)之間的相關(guān)性，為避免非線性關(guān)系，測試前數(shù)據(jù)先做了對數(shù)處理(log10)。

2 結(jié)果與分析

2.1 SRAP擴(kuò)增片段的多態(tài)性

5對SRAP引物共擴(kuò)增出大小介于50—800 bp之間的71個穩(wěn)定可重復(fù)位點(diǎn)，其中多態(tài)位點(diǎn)63個，總多態(tài)性比率為88.73%。由以上結(jié)果可以看出，SRAP標(biāo)記在黃足厚結(jié)猛蟻種群中能檢測出較多的遺傳位點(diǎn)，有較高的多態(tài)性比率，適合黃足厚結(jié)猛蟻種群遺傳學(xué)的分析研究。

2.2 遺傳多樣性和遺傳結(jié)構(gòu)

14個島嶼黃足厚結(jié)猛蟻種群間多態(tài)位點(diǎn)比率(PPB)介于35.21%—91.55%之間，平均值為58.25%，其中多態(tài)位點(diǎn)比率最高的島嶼為JSE；Nei′s基因多樣性指數(shù)介于0.2662—0.4905之間，平均值為0.3729(表1)。遺傳分化指數(shù)介于0.0777—0.9328之間，平均值為0.4419；基因流值介于0.0360—5.9350之間，平均值為1.0451(表3)。AMOVA分析結(jié)果顯示黃足厚結(jié)猛蟻65.03%的遺傳變異來自種群間，34.97%的遺傳變異來自種群內(nèi)(Plt;0.001)(表4)。

2.3 遺傳多樣性與島嶼特征相關(guān)性分析

遺傳多樣性指數(shù)和各島嶼特征參數(shù)的Spearman相關(guān)性和Regression回歸分析結(jié)果顯示(表5)，島嶼面積和海拔與多態(tài)位點(diǎn)比率和Nei′s基因多樣性指數(shù)間沒有顯著相關(guān)性(Pgt;0.05)，島嶼隔離度與多態(tài)位點(diǎn)比率極顯著負(fù)相關(guān)(Plt;0.01)，與Nei′s基因多樣性指數(shù)顯著負(fù)相關(guān)(Plt;0.05)。

表3 種群間的基因流(對角線上方)和遺傳分化指數(shù)(對角線下方)

表4 黃足厚結(jié)猛蟻14個種群間遺傳差異的分子方差分析(AMOVA)

顯著水平基于999次隨機(jī)置換檢驗(yàn)

表5 遺傳多樣性指數(shù)與島嶼特征參數(shù)之間的相關(guān)性

* 在Plt;0.05水平上差異顯著, ** 在Plt;0.01水平上差異顯著

2.4 種群間遺傳聚類分析

用NTSYS-PC軟件包中的Shan程序構(gòu)建基于Jaccard相似性指數(shù)的14個島嶼42個黃足厚結(jié)猛蟻個體間聚類樹狀圖(圖2)。在相似系數(shù)為0.44水平時，JSE島便可以與其他島嶼分開，與圖1、表1結(jié)合來看，黃足厚結(jié)猛蟻種群間呈現(xiàn)出空間距離相隔較近則遺傳聚類優(yōu)先聚在一起的趨勢，如B6和B7同屬于QX，I14、I15和I72同屬于LW，I73、I74和I75同屬于ZXQ，I63和I64同屬于TZW，I59，I60和I58同屬于MF，它們都在空間距離上相隔較近，遺傳聚類也聚在一起。若將Gst作為黃足厚結(jié)猛蟻種群間遺傳距離的測度，島嶼間的空間距離與Gst之間的關(guān)系如圖3所示，分別對其作對數(shù)(log10)處理后，進(jìn)一步利用Mantel檢驗(yàn)得到，島嶼間的空間距離與遺傳距離間存在顯著相關(guān)性(r=0.7757，Plt;0.01，基于999次置換檢驗(yàn))。

圖2 黃足厚結(jié)猛蟻14島嶼42個個體的UPGMA聚類圖(I59a表示I59號島嶼上a蟻穴內(nèi)的個體)Fig.2 Dendrogram obtained by UPGMA cluster analysis among 42 individuals form 14 P. luteipes populations (I59a means the individual from the a anthill on the I59 island)

圖3 黃足厚結(jié)猛蟻14個島嶼空間距離和基于Gst遺傳距離的關(guān)系Fig.3 Relationship between geographic distance and genetic distance based on Gst among 14 P. luteipes populations

3 討論

生境片段化后，片段化時間、面積、地理隔離以及片段化后局部環(huán)境的變化等因素均會對物種遺傳多樣性和遺傳結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，在陸地生境島嶼的研究中發(fā)現(xiàn)，隨著片段化時間的延長，一般會使得物種遺傳多樣性降低，基因流減少，遺傳分化程度加大[7]。種群間遺傳分化系數(shù)Gst作為反映種群遺傳分化的重要指標(biāo)[25]，目前千島湖各島嶼黃足厚結(jié)猛蟻種群間Gst介于0.0777—0.9328之間，平均值為0.4419，可以看出種群間已經(jīng)出現(xiàn)較高的遺傳分化程度。同時，依賴于Gst計算各島嶼間的基因流值Nm后發(fā)現(xiàn)，千島湖各島嶼黃足厚結(jié)猛蟻種群Nm介于0.0360—5.9350之間，平均值為1.0451，大部分島嶼間Nmlt;1，基因流值較低[26]。千島湖已有近50多年的片段化歷史(1959—2011年)，島嶼形成后，由于周圍基質(zhì)均為水，不同島嶼的黃足厚結(jié)猛蟻種群間基因交流困難，并因其世代周期短、傳代快和對生境干擾反應(yīng)敏感等特點(diǎn)[4]，使得種群間遺傳分化程度在短期內(nèi)加劇。但是，有些鄰近的島嶼間仍然存在較強(qiáng)的基因流，如I58與I60(Nm=5.9350)以及I73與I74(Nm=4.8591)等，可能是由于這些島嶼為季節(jié)性相連島嶼(如I58和I60)，在冬春季節(jié)水庫水位最低時是連通的，或者湖面船只或漂浮物等媒介也會使鄰近島嶼間種群基因交流成為可能。此外，片段化初期，高的Nm值可能反映的是生境片段化前高的基因流水平，并非當(dāng)前基因流的實(shí)際情況[5- 7,26- 27]，這也暗示了在生境片段化之前，此片相鄰區(qū)域內(nèi)的黃足厚結(jié)猛蟻種群間存在較強(qiáng)的基因交流現(xiàn)象。由以上結(jié)果也可以看出，在片段化生境中，廊道的形成(如季節(jié)性相連島嶼)對于相互孤立種群間的基因交流和物種遺傳多樣性的維持中具有重要作用。

在黃足厚結(jié)猛蟻種群遺傳多樣性的分析中，由于JSE島在研究島嶼中所占面積(11538756.45 m2)最大，故本實(shí)驗(yàn)中將JSE島作為連續(xù)的陸地，其擁有最高的多態(tài)位點(diǎn)比率(91.55%)，表明生境片段化后島嶼與連續(xù)的陸地間遺傳多樣性已出現(xiàn)差異。在陸地生境島嶼的相關(guān)研究中發(fā)現(xiàn)，面積越大，種群的遺傳多樣性越高；隔離度越小，基因流越大，遺傳多樣性也越高[28]。但是，千島湖島嶼面積和海拔與黃足厚結(jié)猛蟻遺傳多樣性(PPB、H)之間并沒有顯著的相關(guān)性(Pgt;0.05)，黃足厚結(jié)猛蟻為營社群土壤動物，已有研究發(fā)現(xiàn)，土壤動物的物種豐富度及多樣性并不存在隨片段化面積減小而降低的“種-面積效應(yīng)”，反而對土壤的理化學(xué)性質(zhì)具有更大的依賴性[29]，是否土壤動物的物種遺傳多樣性也具有相似的效應(yīng)，仍需要進(jìn)一步分析研究。

地理隔離作為影響片段化生境中物種遺傳多樣性的主要因素，主要通過限制種群間的基因交流而起作用[28]。千島湖各島嶼黃足厚結(jié)猛蟻種群遺傳多樣性與隔離度呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，且AMOVA分析顯示黃足厚結(jié)猛蟻種群間遺傳變異(65.03%)大于種群內(nèi)(34.97%)遺傳變異，表明島嶼間地理隔離對黃足厚結(jié)猛蟻種群間的遺傳變異發(fā)揮著主要作用。進(jìn)一步對黃足厚結(jié)猛蟻14個島嶼間種群遺傳聚類分析發(fā)現(xiàn)，地理距離相隔較近島嶼優(yōu)先聚在一起，說明屬同一個島群的島嶼在大壩還未建成時屬同一片相連的區(qū)域，此時黃足厚結(jié)猛蟻種群間交流無障礙，根據(jù)以上分析也可以看出，種群在生境片段化前相鄰區(qū)域間維持著較高的基因流。生境片段化后，同一島群的島嶼間雖被水隔離，但由于黃足厚結(jié)猛蟻在隔離前具有較高的基因交流以及隔離后仍然存在基因交流的可能，使得遺傳聚類上更易聚在一起。且利用Mantel檢驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)島嶼之間地理距離與遺傳距離同樣存在顯著的正相關(guān)性，更進(jìn)一步證明了地理隔離是影響陸橋島嶼種群遺傳結(jié)構(gòu)的重要因素。

總之，本研究依賴于千島湖人工陸橋島嶼作為研究平臺，發(fā)現(xiàn)黃足厚結(jié)猛蟻已經(jīng)出現(xiàn)了明顯的遺傳漂變現(xiàn)象，種群間遺傳分化程度較高，基因交流減弱。地理隔離成為影響遺傳多樣性和結(jié)構(gòu)最主要的因素，隔離度越大，遺傳多樣性越低。Yuan等[12]以及孫波[30]分別在千島湖片段化生境島嶼中有關(guān)草本植物金毛耳草(Hedyotischrysotricha)和社鼠(Niviventerconfucianus)遺傳多樣性和遺傳結(jié)構(gòu)的研究中也發(fā)現(xiàn)，該物種正在經(jīng)歷遺傳漂變的影響，由此可以看出，千島湖生境片段化對動植物的遺傳多樣性和遺傳結(jié)構(gòu)均已產(chǎn)生明顯的影響。通過以上分析可以看出，地理隔離、片段化生境之間的連通性、片段化時間以及種群自身特征等均是影響種群遺傳結(jié)構(gòu)和多樣性主要的因素，對于全面了解生境片段化對種群遺傳多樣性的影響是不可或缺的。水庫建設(shè)所形成的陸橋島嶼，由于形成歷史清晰、基質(zhì)分明等在片段化理論研究中具有優(yōu)越地位。但是，以人工湖泊型路橋島嶼作為研究對象，針對土壤動物節(jié)肢動物的遺傳結(jié)構(gòu)和多樣性的研究較少，缺乏實(shí)驗(yàn)對比，因而在以后的研究中，仍需要對其它營社群生活的土壤節(jié)肢動物作詳細(xì)的研究，以便更加全面地了解島嶼生境片段化后不同因素包括土壤理化性質(zhì)的變化對土壤節(jié)肢動物遺傳結(jié)構(gòu)和多樣性的影響。

致謝：華東師范大學(xué)陳小勇教授對研究給予幫助，特此致謝。

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EffectsofhabitatfragmentationonthegeneticdiversityofPachycondylaluteipesonislandsintheThousandIslandLake,EastChina

LUO Yuanyuan1,*, LIU Jinliang2, HUANG Jieling1, BAO Huafeng1

1CollengeofLifeSciences,ChinaJiliangUniversity,Hangzhou310018,China2CollengeofLifeSciences,ZhejiangUniversity,Hangzhou310058,China

Habitat fragmentation caused by human activity poses a serious threat to biodiversity worldwide, with severe negative impacts on species genetic diversity. In recent years, many attentions have been paid to the genetic effects of anthropogenic habitat fragmentation on plants and animals, mainly focusing on terrestrial habitat islands created by agricultural development, deforestation and so on. However, the habitat islands have confused history, fuzzy boundary, and varied matrix which can cause confusion of results. Conversely, known-age land-bridge islands in artificial lakes are more ideal model systems to elucidate the ecological, genetic and evolutionary consequences of habitat fragmentation. The Thousand Island Lake (TIL) in East China (Chunan County, Zhejiang Province) is a large reservoir, which was formed in 1959 by the damming of the Xinanjiang River for constructing a hydroelectric power station. So far, the fragmented islands are formed around 50 years. Based on this superiority, we studied a dispersal-limited species of soil arthropodPachycondylaluteipesat TIL to explore the genetic consequences of recent habitat fragmentation of this species.

Sequence-related amplified polymorphism (SRAP) molecular markers were used to study the genetic diversity on population levels. Five SRAP primer combinations were used to measure 42 individuals ofP.luteipesfrom 14 islands to estimate the genetic diversity and structure. The result showed that 5 SRAP primer combinations amplified 71 bands with 63 (88.73%) polymorphic. The percentage of polymorphic bands (PPB) at the population level ranged from 35.21% to 91.55%, with an average of 58.25%, and the largest JSE island owned the highest percentage of polymorphic bands. The Nei′s gene diversity index (H) ranged from 0.2662 to 0.4905, with an average of 0.4753. The islands attributes such as area and elevation, had no significant correlation withPPBandH, but the isolation degree among different islands had significant correlation with them. The analysis of AMOVA showed that the main variance between populations was 65.03%, and 34.97% within populations. The genetic differentiation coefficient (Gst) among populations ranged from 0.0777 to 0.9328, with an average of 0.4419. Gene flow (Nm) among populations, based on the genetic differentiation coefficient, ranged from 0.0360 to 5.9350, with an average of 1.0451. TheNmandGstvalue implied that the gene flow was at a low level and genetic differentiation was high. The dendrogram obtained by UPGMA cluster analysis showed that populations with nearest distance were clustered firstly. In addition, Mantel test (r=0.7757,Plt;0.01) suggested that there was significant association between genetic distance and geographic distance.

These results indicate that theP.luteipespopulations in the TIL had gene drift mainly due to the isolation between islands. However, the gene flow is still high between some adjacent islands, because these islands could connect each other when the water level is enough low. In this context, the corridor may play an important role in affecting the genetic diversity in this fragmented landscape. We suggest that beside the island attributes, other factors such as the physical and chemical properties of soils should also be considered into the future studies.

land-bridge island; genetic differentiation; gene flow; soil arthropods; SRAP; isolation

浙江省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(LY12C03011，Y5080117)

2013- 05- 04;

2013- 07- 25

*通訊作者Corresponding author.E-mail: yyluo@cjlu.edu.cn

10.5846/stxb201306051338

羅媛媛，劉金亮，黃杰靈，包華峰.生境片段化對千島湖島嶼上黃足厚結(jié)猛蟻遺傳多樣性的影響.生態(tài)學(xué)報,2013,33(19):6041- 6048.

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