（遗传学专业论文）朱鹮线粒体dna及mhcⅡ类b基因的多态性研究.pdf

浙江大学张蓓：朱鹃线粒体d n a 及m h c l l 类b 基因多态性研究 内容提要 朱鹃( n i p p o ”i an i p p o n ) 是我国特有的濒危鸟类物种。目前野生种群和圈养 种群共有朱鹃约6 0 0 只，均为1 9 8 1 年在洋县重新发现的两对繁殖个体的后代。为 了制定有效的保护策略，本研究同时采集了朱鹗野生种群和圈养种群的样品，选 取线粒体d n a 控制区序列和主要组织相容性复合体( 删c ) i i 类b 基因第二外显子 序列作为分子标记，深入地分析了朱鹎种群遗传多样性现状。本研究得到的主要 结果为： 1 ，对朱鹬种群线粒体d n a 控制区序列变异的研究发现其种群表现出极低的线粒 体d n a 控制区遗传多样性水平。种群中仅发现由一个变异位点定义的两个单倍 型，单倍型多样性和核苷酸多样性分别为0 4 1 3 4 - 0 0 6 8 和0 0 7 3 4 - 0 0 1 2 。 2 ，这两个线粒体d n a 控制区单倍型在圈养种群和野生种群中均有分布。野生种群 中单倍型i 占6 0 ，单倍型i i 占4 0 ；圈养种群中单倍型i 占7 6 9 ，单倍型 i i 占2 3 1 。野生种群和圈养种群的单倍型多样性分别为0 5 3 3 0 0 9 5 和 0 3 6 9 4 - 0 0 9 1 ；核苷酸多样性分别为0 0 9 5 0 0 1 7 和0 0 6 6 4 - 0 0 6 8 。 野生种群和圈养种群在单倍型分布及这两个多样性参数上的差异均未达到统 计学显著水平，表明圈养种群和野生种群之间尚未有明显的遗传分化产生。 3 ，对朱鸱种群m h ci i 类b 基因第二外显子扩增获得5 条等位基因。同时发现朱鹦 m l t c 等位基因间的歧异度相对于其他经历过瓶颈效应的物种而言较为低下，其 等位基因问配对比较的核苷酸差异和氨基酸差异平均仅为7 4 士1 9 个核苷酸和 4 8 士1 5 个氨基酸残基。提示朱鹃对疾病的抵抗能力可能相对较弱，且其繁殖 适合度处于较低水平。 4 ，圈养种群和野生种群共享了4 条m h ci i 类b 基因第二外显子等位基因。等位基 因n i n i * 0 2 0 5 仅在早期野生种群中的一个个体中被发现。推测n i n i * 0 2 0 5 在后 期个体中的消失，可能是小种群中随机效应导致了等位基因的丢失。该结果 将是稀有等位基因频率在几个世代后下降至极低频率的较好例证。 5 ，基于以上研究结果，我们提出如下保护建议： a ) 圈养种群的繁殖计划应更加关注具有线粒体i ) n a 控制区单倍型i i 的个体， 浙江大学张蓓：朱鹃线粒体d n a 及m h c i i 类b 基因多态性研究 以防单倍型i i 因为随机效应而被清除，由此导致圈养种群遗传多样性的 进一步流失。 b ) 陕西朱鹎救护饲养中心的圈养种群与洋县朱鹩保护区的野生种群间尚未 有明显的遗传分化产生，因此该圈养种群是放归工程的理想种源之一， 放归工程应在遗传分化产生前加紧实旋。 c ) 放归种群奠基个体的选择，应充分考虑m h c 等位基因的分布。通过选取 具有代表性的个体来组成放归种群，尽可能地提高放归种群的m h c 多样 性，增强抵抗多种病原体的可能性。 d ) 本研究所揭示的低遗传多样性结果，提示朱鹃对于新放归环境的适应能 力可能很弱，且对疾病的防御能力极为有限。因此，源自洋县的朱鹩种 群，也许不适合放归到距离洋县太遥远的历史栖息地中，因为这些地方 的环境条件与现存种群的栖息地相去甚远。另外，对于候选放归地的病 原体监测，包括当地鸟类物种流行病学和寄生虫学的研究，对提高放归 成功率至关重要。 关键词：朱鹃；濒危物种；瓶颈效应；线粒体d n a 控制区；主要组织相容性 复合体( m h c ) ；遗传多样性；疾病抗性；放归；保护建议 浙江大学 张蓓：朱鹃线粒体d n a 及m h c i i 类b 基因多态性研究 a b s t r a c t c r e s t e di b i s ( n i p p o n i an i p p o n ) i sa ne n d a n g e r e ds p e c i e st h a ti se n d e m i c t oc h i n a a l ll i v i n gc r e s t e di b i sa r ek n o w nt od e s c e n tf r o mt w ob r e e d i n gp a i r s r e d i s c o v e r e di ny a n g x i a nc o u n t yi n19 8 1 u n t i lt h ee n do f2 0 0 4 ，t h et o t a l p o p u l a t i o nh a sr e c o v e r e dt oa b o u t6 0 0i n d i v i d u a l s ，i n c l u d i n gt h ew i l da n dt h e c a p t i v ep o p u l a t i o n s i no r d e rt op r o v i d ef e a s i b l es t r a t e g i e sf o ri t sc o n s e r v a t i o n ， w ec o l l e c t e ds a m p l e sf r o mb o t ht h ew i l da n dt h ec a p t i v ep o p u l a t i o n s s e l e c t e d m i t o c h o n d d a ld n aa n dm a j o rh i s t o c o m p a t i b i l i t yc o m p l e x ( m h c ) a sg e n e t i c m a k e r s ，a n dd i dc o m p r e h e n s i v e l yr e s e a m ho ng e n e t i cd i v e r s i t yo ft h i ss p e c i e s w i t hb o t hn o n - c o d i n gr e g i o n sa n df u n c t i o n a ll o c i o u rm a j o rr e s u l t sw e r e ： 1 ) t h er e s u l t so fa n a l y s e so fm i t o c h o n d d a ld n a c o n t r o lr e g i o ns e q u e n c e v a r i a t i o ni n d i c a t e dt h a tt h es p e c i e sd e m o n s t r a t e da ne x t r e m e l yl o wl e v e lo f g e n e t i cd i v e r s i t y ，o n l yt w oh a p l o t y p e sw e r e f o u n dw i t h i nt h es c r e e n e d p o p u l a t i o n w h i c hd i f f e r e df m me a c ho t h e rb yo n l yo n ev a d a b l es i t e t h e h a p l o t y p ed i v e r s i t ya n dn u c l e o t i d ed i v e r s i t yw e r e0 4 1 3 i - 0 0 6 8a n d0 0 7 3 o 0 12 r e s p e c t i v e | y 2 ) t h et w oh a p l o t y p e sw e r ei d e n t i f i e di nb o t ht h ew i l da n dt h ec a p t i v e p o p u l a t i o n s i nt h ew i l dp o p u l a t i o ns c r e e n e d ，6 0 w e r eh a p l o t y p eia n d4 0 w e r eh a p l o t y p ei i ，a n dh a p l o t y p ed i v e r s i t ya n dn u c l e o t i d ed i v e r s i t yw e r e o 5 3 3 0 0 9 5a n d0 0 9 5 士0 0 17 r e s p e c t i v e i y i nt h ec a p t i v ep o p u l a t i o n s c r e e n e d 7 6 9 w e r eh a p l o t y p e ia n d2 3 1 w e r eh a p l o t y p ei i 。a n dh a p l o t y p e d i v e r s i t ya n dn u c l e o t i d ed i v e r s i t yw e r e0 3 6 9 0 0 9 1 a n d0 0 6 6 0 0 6 8 r e s p e c t i v e i y t h ed i f f e r e n c e sb e t w e e nt h ew i l dp o p u l a t i o na n dt h ec a p t i v e p o p u l a t i o ni nh a p l o t y p ed i s t d b u t i o na sw e l l a st h et w og e n e t i cd i v e r s i t y p a r a m e t e r sw e r en o ts t a t i s t i c a l l ys i g n i f i c a n t ，w h i c hi n d i c a t e dt h a tt h e r ew a s1 1 0 s i g n i f i c a n tg e n e t i c d i f f e r e n t i a t i o no c c u r r e db e t w e e nt h et w op o p u l a t i o n s 3 ) w es u c c e s s f u l l ya m p l i f i e dt h er e g i o n so ft h ec r e s t e di b i sm h c c l a s si i 3 浙江大学 张蓓：朱鹏线粒体d n a 及m h c i i 类b 基因多态性研究 bg e n e se x o n2w i t ho u ro w nd e s i g n e dp r i m e r s ，a n dw ef o u n da n dn a m e d5 n e wa l l e l e s c o m p a r a t i v e l yl o w e rl e v e lo fd i v e r g e n c eb e t w e e nm h ca l l e l e s w a so b s e r v e di nt h ec r e s t e di b i st h a ni no t h e rb o t l l e n e c k e ds p e c i e s t h e a v e r a g ep a i r w i s en u c l e o t i d ed i f f e r e n c ea n da m i n oa c i dd 晰e m n c ew e r eo n l y 7 ，4 + 1 9n u c l e o t i d e sa n d4 8 1 5a m i n oa c i d s r e s p e c t i v e | y t h i si n d i c a t e dt h a t c r e s t e di b i sp o p u l a t i o nm i g h tb em o r ev u l n e r a b l et oi n f e c t i o u sd i s e a s e ，a n di t s r e p r o d u c t i v ef i t n e s sm a yb el o w 4 ) t h e mw e r ef o u ro v e d a p si nm h ca l l e l e sb e t w e e nt h ew i l da n dt h e c a p t i v ep o p u l a t i o n s ，y e ta l l e l en i n i + 0 2 0 5w a sd e t e c t e do n l yi no n eb i r d s a m p l e di n 19 9 0f mt h ew i l d p o p u l a t i o n t h ed i s a p p e a r a n c eo fa l l e l e n i n i + 0 2 0 5i ni n d i v i d u a l sf 帕ml a t e rs a m p l i n gy e a r sm i g h tb ea g o o de v i d e n c eo f a l l e l el o s sb yc h a n c ee f f e c ti ns m a l lp o p u l a t i o n ，o ra tl e a s tt h et r a n s l u o no fr a m a l l e l ef r e q u e n c i e st oa ne x t r e m e l yl o wl e v e la f t e rg e n e r a t i o n s 5 ) a c c o r d i n gt o t h er e s u l t sa b o v e w e p r o v i d e da d v i c e sf o rt h e c o n s e r v a t i o no fc r e s t e di b i sa sl i s t e db e l o w ： 。s p e c i a la t t e n t i o ns h o u l db ep a i dt oi n d i v i d u a l sw i t hh a p l o t y p e1 1w h e n c o n s i d e d n gc a p t i v eb r e e d i n gm a n a g e m e n t ，s ot h a th a p l o t y p ei im i g h tn o tb e l o s tb yc h a n c ei nt h ec b i p t i v ep o p u l a t i o n s i n c en os i g n i f i c a n tg e n e t i cd i f f e r e n t i a t i o nw e r eo b s e r v e db e t w e e nt h e c a p t i v ep o p u l a t i o ni ns h a a n x ic r e s t e di b i sp r o t e c t i o na n db r e e d i n gc e n t r ea n d t h ew i l dp o p u l a t i o ni ns h a a n x ic r e s t e di b i sn a t u r a lr e s e r v e 。t h i sc 8 【p t i v e p o p u l a t i o n i so n eo ft h ei d e a ls o u r c e p o p u l a t i o n s f o rr e i n t r o d u c t i o n r e i n t r o d u c t i o n p r o j e c t s s h o u l db ec o n d u c t e db e f o r e s i g n i f i c a n tg e n e t i c d i f f e r e n t i a t i o nf i n a l l yo c c u r af o u n d e rp o p u l a t i o nf o rr e i n t r o d u c t i o ns h o u l db es e l e c t e db a s e do nt h e p r e s e n tg e n e t i cd a t at oc o n t a i nr e p r e s e n t a t i v es a m p l e so fi n d i v i d u a l sw i t hm o s t o ft h ed i f f e r e n tm h ca l l e l eg e n o t y p e s ，w h i c hc o u l dp o s s i b l e l ym a x i m i z et h e c h a n c ef o rs u r v i v a lw h e nt h ep o p u l a t i o na r ee x p o s e dt on o v e ld i s e a s e 4 浙江大学张蓓：朱鹃线粒体d n a 及m h c l l 类b 基因多态性研究 t h el o wg e n e t i cd i v e r s i t yd e t e c t e di nt h ep r e s e n ts t u d yi n d i c a t e dt h a t c r e s t e di b i sm a yn o tb ew e l la d a p t e dt or e i n t r o d u c t i o ni n t on e we n v i r o n m e n t a n di t sa b i l i t yt ot o l e r a t eaw i d er a n g eo fe n v i r o n m e n t a le x t r e m e sa n dd i s e a s e s m a yb em o r el i m i t e d t h e r e f o r ei b i s e so r i g i n a t i n gf r o my a n g x i a np o p u l a t i o n m a yn o tb ew e l ls u i t e df o rr e i n t r o d u c t i o nt o d i s t a n tf o r m e rr a n g e sw i t hv e r y d i f f e r e n te n v i r o n m e n t a lc o n d i t i o n s m e a n w h i l e 。t h em o n i t o r i n go fp a t h o g e n s t a t u so ft h ec a n d i d a t es i t e sb e f o r er e l e a s e ，i n c l u d i n gt h ee p i d e m i o l o g ys t u d y o fl o c a la v i a ns p e c i e sa n dt h eh e l m i n t h o l o g ys t u d y ，i so fg r e a ti m p o r t a n c ef o r r a i s i n gt h es u c c e s sr a t eo fr e i n t r o d u c t i o n k e yw o r d s ：c r e s t e di b i s ；e n d a n g e r e ds p e c i e s ；b o t t l e n e c k ；m i t o c h o n d d a ld n a ； c o n t r o lr e g i o n ；m a j o rh i s t o c o m p a t i b i l i t yc o m p l e x ( m h c ) ：g e n e t i c d i v e r s i t y ；p a t h o g e n r e s i s t a n c e ；r e i n t r o d u c t i o n ；c o n s e r v a t i o n a d v i c e 5 浙江大学 张蓓：朱鹃线粒体d n a 及m h c i i 类b 基因多态性研究 第一部分 文献综述 6 浙江大学张蓓：朱鸱线粒体d n a 及m h c l i 类b 基因多态性研究 第一章朱鹦研究综述 第一节朱鹃的普通生物学特性 一，形态特征 朱鹦( n i p p o n y an i p p o n ) 隶属于鸟纲( a y e s ) ，鹳形目( c i c o n i i f o r m e s ) ， 鹃科( t h r e s k i o r n i t h i d a e ) ：是一种中型大小的涉禽，体长6 0 0 8 0 0 m m ，体重 1 4 0 0 1 6 0 0 9 ( 刘长海，1 9 9 8 ) 。朱鹃具有细长的嘴、脖子和腿，表现出鹳形目鸟 类的典型特征。其额、头顶及测部、下颌裸出部被皱褶皮肤所覆盖，呈鲜牛肉红 色；跗踱、爪及下胫裸出部呈粉红色：虹膜橙红。成鸟枕部具细长柳叶形矛状羽， 形成羽冠。夏季时颈、上背、双翼为铅灰色，胸、腹部、展开的翼下部、尾部均 为白色，其羽轴渲染橙红，在振翅飞翔中尤为鲜艳夺目。冬季通体乳白色而沾粉 红。幼鸟羽冠短，羽浅灰，面部橙黄，腿黑色。随着年龄的增长，其灰色羽毛逐 渐脱落而换为白色与橘红色羽毛，面部、腿、跗踱及爪的颜色逐渐变红( 史东仇 和曹永汉，2 0 0 1 ) 。 二，食性及采食行为 朱鹦为肉食性鸟类，主要食物有鱼类( 泥鳅、黄鳝、鲫鱼等) ，两栖类( 蝌 蚪及蛙、蝾螈) ，甲壳动物( 虾、蟹) ，还有昆虫( 蟋蟀、蝗虫等) ( 王中裕等， 1 9 8 5 ；史东仇等，1 9 8 7 ) 。不同季节其取食地及取食种类有所不同，成体和幼体 的取食偏好也有差异。春夏繁殖季节和越冬期，朱鹃觅食于水田、水库、河流浅 滩等水域，主要取食蛙类、泥鳅、黄鳝、田螺、河蟹、沼虾及鞘翅目和双翅目的 部分昆虫及其幼虫。其中成鸟偏好海拔高度高于6 0 0 m 的水田，且多为配对个体 成对活动；而幼体偏好海拔低于6 0 0 m 的河流浅滩及水库，多为同巢孵化的个体 或其他个体集群行动( 马志军等，2 0 0 1 ) 。繁殖结束后的夏末和整个秋季，朱鹧 进入家族的聚群生活期，取食地亦由水田转入旱地主要是塘库边缘、矮生作 物农田、草坡等处。在此其间其食物种类主要隶属于蟋蟀科、剑角蝗科、蚱科， 此外在较潮湿地草地中还有一些蛙类。食物丰度与朱鹃种群的发展密切相关。 7 浙江大学张蓓：朱鹃线粒体d n a 及m h c i i 类b 基因多态性研究 三，繁殖行为 朱鹘是典型一夫一妻制的物种。它们在2 岁( 翟天庆等，1 9 9 4 ) 或3 岁( 李 福来等，1 9 9 4 ) 时达到性成熟。除非第一个配偶死亡，否则它们终身只和一个配 偶交配( x i ，2 0 0 3 ) 。亲鸟多选择在山脊或山腰阳坡上高大的栓皮栎和马尾松上 营巢，这有利于保持亲鸟开阔的视野和对幼鸟的保护。由于社群关系中假交现象 的普遍存在，朱鹃的交尾呈现四季分布的趋势，但真交仅集中于每年的2 月、3 月和4 月，且于每日6 ：0 0 - - 1 0 ：0 0 发生频次最高。每年3 月中旬至3 月底为朱 鸦的产卵期，年龄较小的亲鸟产卵期较迟，最晚可延至4 月上旬。正常情况下每 年产一窝卵，平均每窝3 0 4 0 8 6 枚 卵为隔日产出，若一窝4 枚卵时往往需 要8 - - 9 天才能全部产完。从第一枚卵产出后开始孵化，由雌雄亲鸟交替进行， 孵化期为2 8 3 0 天( 史东仇，1 9 8 9 ) 。雏鸟为晚成鸟，由双亲共同承担暖雏、喂 食、护卫等工作，4 0 4 5 天后幼鸟离巢( 翟天庆等，2 0 0 1 ) 。 四，寄生虫感染和疾病感染概况 朱鹃具有较高的体内外寄生虫感染率，感染种类主要包括吸虫纲、线虫纲、 棘头虫纲、昆虫纲等1 3 个科的多种寄生虫。对洋县境内自然巢区1 1 只雏鸟进行 的粪便及体外寄生虫检查发现，在1 9 雏鸟粪便中含有上述各种寄生蠕虫卵多达 1 9 7 3 - - 2 1 5 1 0 个，同时体外检查也发现大量羽虱和螨类。随后的观察发现这些受 检雏鸟中有部分死于寄生虫病。1 9 9 6 年对陕西洋县朱鹃救护饲养中心当年繁殖 的8 只幼鸟进行粪检，结果发现吸虫类虫卵的检出率高达1 0 0 ，个别个体还检 出胃瘤线虫( 史东仇和曹永汉，2 0 0 1 ) 。近期研究表明，高寄生虫感染率已直接 影响到朱鹃种群雏鸟的存活率和年青个体的体质，因此建议在朱鹦保护工作中加 强对寄生虫感染情况的监测，有计划地开展雏鸟的驱虫工作( 周宏超等，2 0 0 1 a ) 。 另一方面，据朱鹦饲养救护中心统计，从1 9 8 1 到1 9 9 7 的1 7 年间，朱鹦由 于疾病导致的死亡率高达死亡总数的3 9 9 7 ( 周宏超等，2 0 0 1 b ) 。具体而言， 现有文献中已有对朱鸱感染肺结核、败血病、腹膜炎、大肠杆菌病、新城疫等疾 病的报道( 范光丽等，2 0 0 1 ；2 0 0 4 ；屈红丽，2 0 0 3 ；周宏超等，2 0 0 0 ，2 0 0 1 b ；) 。 翅和趾的先天畸形，失明和夜盲症也屡有发生( 史东仇和曹永汉，2 0 0 1 ) 。上述 浙江大学 张蓓：朱鹃线粒体d n a 及m h c i i 类b 基因多态性研究 疾病的高发以及由此引起的死亡是阻碍朱鹦种群发展不可忽视的因素，圈养个体 对当地家禽流行病的感染也对朱鹦的人工饲养造成了巨大威胁。对朱鹦疾病病理 学和相关遗传背景的研究必然对朱鹃种群的健康发展起到重要的指导意义。 第二节朱鹘的栖息地及种群分布 一，栖息地特征 现存朱鹘野生种群的年周活动主要集中在陕西省汉中市洋县境内，偶有少数 个体飞至附近的城固、西乡、佛坪和勉县等地停留。洋县位于e1 0 7 。1 7 1 0 7 。4 4 、 n3 3 。8 3 3 。3 5 之间秦岭的南坡，北依秦岭，南靠巴山，汉江自西向东横贯全 县，形成三面环山、一面迎川的地势，面积为约3 2 0 0 k m z 。洋县在地形上属于汉 中盆地的一部分，其地貌特点是以汉江为起点向南北呈台阶式上升。全县山地占 7 2 2 ，丘陵占2 1 2 ，平原占6 6 ，其低山、丘陵和汉江平原的小生境正是 朱鹦种群繁殖栖息的场所。 洋县地处北亚热带，属大陆性季风气候，季节性变化明显。全年雨热同季， 温暖潮湿，雨量充沛，四季分明，有着得天独厚的优越气候条件。在这里南北区 系的植物种类交汇分布，仅洋县就有包括针叶用材树种、阔叶用材树种、药用植 物、芳香油料植物、纤维植物等等在内的丰富植物资源。另外，从秦岭主峰太白 山到洋县汉江河谷的海拔落差在3 0 0 0 米左右，水热条件的显著差异致使不同海 拔地带呈现不同的植被景观，形成有规律的垂直谱带。其中北亚热带长绿、落叶 阔叶林带和温暖带落叶阔叶林带是朱鹎繁殖、栖息的主要场所( 史东仇和曹永汉， 2 0 0 1 ) 。 秦岭山脉以其独特的地理位置、气候条件和植被分布的复杂性影响到动物区 系的组成及其物种的多样性。这里分布有包括鹰科、雉科、鸠鸽科、鸦科、鹭科、 秧鸡科、燕科、伯劳科、鹤科、百灵科、鸭科、鹬科等在内的3 3 8 种鸟类。其中 鹭类，例如白鹭、苍鹭、池鹭等是朱鹃秋冬季群体的伴生种类；尤其白鹭性机警 而刚烈，有利于朱鹦群体的警戒和天敌预防。而以鸢等为代表的部分猛禽却常迫 使朱鹛离巢或骚扰朱鹃的夜宿群，影响了朱鸱种群的发展。哺乳动物8 7 种，其 9 浙扛大学张蓓：朱鹞线粒体d n a 及m h c i i 类b 基因多态性研究 中鼬科的青鼬、黄鼬等小型食肉目动物具有夜问活动、善攀缘、喜食雏鸟及卵的 习性，是朱鸦繁殖期之大敌。爬行类5 1 种，其中出现在巢区的王锦蛇等蛇类曾 多次攀缘朱鹘巢树，对生长期的朱鹃雏鸟产生了致命的伤害( 曹永汉等，1 9 9 5 ； 席咏梅，1 9 9 5 ) 。此外还有丰富的两栖类、鱼类和昆虫类，它们为朱鹛提供了主 要食物来源( 史东仇等，1 9 8 9 ；1 9 9 1 ) 。 另外，根据朱鹩的活动规律和栖息地特点，我们还可以把朱鹃的栖息地细分 为繁殖区、游荡区和越冬区。繁殖区位于秦岭南坡的中低山区，海拔8 4 0 - - 1 2 0 0 m ， 森林覆盖率在6 0 以上，优势种为栎、松类，环境幽静，适于朱鹦营巢。游荡 区位于汉江支流两岸的丘陵平坝区，占栖息地总面积的9 5 以上，海拔为4 5 0 8 4 0 m 。这个区域有呈块状分布的次生林，河流水库密布，有大面积的水田、 旱地和草坡，是朱鹦游荡期主要的夜宿地和觅食地。越冬区位于繁殖区和游荡区 之间，是朱鹦从游荡活动进入繁殖区的过渡地带( 李欣海等，1 9 9 9 ) 。 李欣海等( 1 9 9 9 ) 分析了洋县境内地形、植被、水域和人为干扰四种景观因 子，认为洋县境内栖息地适宜度处于中等水平的占6 2 2 ，且栖息地破碎化比较 严重，没有大面积的各方面都较好的生境。对照朱鹦生境的适宜度和它的实际分 布，李欣海等发现朱鹦仅分布在高适宜度( 适宜度大于0 6 ) 的区域。如果朱鹦 只栖息在这种高适宜度的生境中，那么洋县境内只有7 1 7 k m 2 的适宜生境。平均 每对朱鹦的繁殖区领域面积为6 k m 2 ，那么洋县境内朱鸱的环境容纳量仅为1 2 0 对朱鹩组成的有效种群。 二，历史分布及灭绝原因 在历史上，朱鹦曾广泛分布于中国、日本、朝鲜半岛和俄罗斯远东地区( 图 1 ) 。文献记载其历史分布区域最北为西伯利亚的布拉格维申斯克 ( b l a g o v e s c e n s k ) 以北2 5 k m 处( n5 0 。3 0 ) ，最南是中国台湾的东港( n2 3 。3 0 ) ， 南北跨越至少约2 7 。；最东到日本严手县的宫古( e1 4 2 。) ，最西在中国甘肃、青 海两省的交界处( e1 0 0 。) ，东西宽达4 2 。在中国，它曾是黑龙江、吉林、辽宁、 河北、河南、内蒙古、山西、宁夏、青海、甘肃、陕西、安徽、江苏、浙江、福 建、海南和台湾等省份的常见鸟类。在日本，北海道、本州大部、四国德岛及周 1 0 羔壁堕篁兰一 堕堕! 叁塑些垫堡型垒墨坚望曼! 鲞! 茎里墨查丝竺塞 0 h i s t o d c a t p r o 一1 9 5 0 ) 0f a i r l yr e c e n t 1 9 5 0 - 1 9 7 9 ) r e c e n t ( 1 9 8 0 - p r e 酾n qr t u n d a t e d 图1 ：朱鹃的分布( b i r d l i f ei n t e r n a t i o n a l ，2 0 0 1 ) 。空心圆指示朱鹃的历史分布区( 1 9 5 0 年前) ，灰色圆指示近期分布区( 1 9 5 0 1 9 7 9 ) ，黑色圆指示当前分布区( 1 9 8 0 一现在) 。白 色方框指示没有明确时间记载的分布区。 f i g 1t h ed i s t r i b u t i o no fc r e s t e di b i s ( b i r d l i f ei n t e r n a t i o n a l ，2 0 0 1 ) b l a n kc i r c l e s i n d i c a t et h eh i s t o r i e a ld i s t r i b u t i o no fc r e s t e di b i s ( p r e 一1 9 5 0 ) 。g r e wc i r c l e sa r e t h ef a i r l yr e c e n td i s t r i b u t i o n ( 1 9 5 0 1 9 7 9 ) ，b l a c kc i r c l e ss h o wt h er e c e n to n e s 。a n d b l a n ks q u a r e sa r et h eu n d a t e dd is t r i b u t i o n 浙江大学 张蓓：朱鹳线粒体d n a 及m h c l l 类b 基因多态性研究 围的部分岛屿都曾是朱鹘的繁殖地。在朝鲜半岛，朱鹃在1 9 3 6 年以前为极其普 通的鸟类，从朝鲜的威兴北道、平安北道到韩国的全罗南道、庆尚南道等均有分 布。在西伯利亚，乌苏里江上游的列夫河和松阿察河沿岸曾是朱鹃在西伯利亚分 布最集中的地区。在上述各分布区中，分布在西伯利亚东南部、日本北海道及东 北部、还有中国东北部的朱鹗为夏候鸟；在朝鲜半岛和中国华北、华东的为冬候 鸟或旅鸟；在华中、西北地区到日本南部的为留鸟( 史东仇和曹永汉，2 0 0 1 ) 。 虽然朱鹩的历史分布区跨越了广博的地理范围，然而自1 9 世纪晚期开始， 其数目急剧减少，几近灭绝。其原因可概况为以下几点。第一：气候变化。气候 变化导致朱鹎栖息地植被的演变，朱鹃赖以生存的阔叶林大树逐渐消失，对朱鹃 营巢繁殖造成严重影响。气候的变化同样导致湿润环境的减小，直接影响朱鹦的 取食活动，由此导致其数目的大幅下降( 李保国等，1 9 9 2 ) 。第二：人类活动的 影响。人口的不断增加，人类经济活动的不断活跃，滥垦乱伐，导致水土流失， 使“地力渐竭，种者无收，而垦者复荒，屡垦屡荒”，接踵而来的是气候干旱， 植被遭到破坏，水田、沼泽、湖泊逐渐消失，朱鹃赖以生存的环境遭到急剧的破 坏，大大影响了朱鹃的数量和分布。另外近半个世纪以来，随着化肥、农药的大 量施用，加上工矿企业的污水排放，水域严重污染，中小型鱼虾等朱鹩赖以生存 的食物锐减，导致朱鹦在这些区域的灭绝。第三：耕作制度的改变破坏了朱鹦的 取食地。为了满足日益增长的人口需要，耕作制度由原先的一年一熟改为一年两 熟，故而冬水田逐渐被麦田所替代。冬水田面积的大量缩减是加速朱鹃灭绝的又 一主要因素。第四：乱捕滥猎。由于朱鹛的羽毛美丽而独特，可以制作上好的装 饰品及工艺品，且其肉可食用，自古以来朱鹦就是人们狩猎的对象，所以在其分 布区的各个国家均存在乱捕滥猎的现象，致使朱鹃数量不断减少。 由于以上因素，朱鹩首先于2 0 世纪7 0 年代在朝鲜半岛和俄罗斯远东地区灭 绝( h a n c o c ke ta 1 ，1 9 9 2 ) 。虽然日本政府早在1 9 3 4 年就把朱鹦列入保护范围， 但第二次世界大战阻止了保护措施的实施( a n d e r s o n ，1 9 8 4 ) 。直至1 9 8 1 年，全 日本最后的5 只野生朱鹘均被捕获并饲养于佐渡朱鹃保护中心( s a d oj a p a n e s e i b i sp r e s e r v a t i o nc e n t r e ) ( y a m a s h i n a ，t 9 8 3 ) 。遗憾的是这些朱鹦在圈养条 件下从未繁殖成功( w i n g f i e l de ta 1 ，2 0 0 0 ) ；2 0 0 3 年1 0 月1 0 日，最后一只日 浙江大学张蓓：朱鹃线粒体d n a 及m h c i i 类b 基因多态性研究 本本土朱鸱一一“金( k i n ) ”的死亡宣告了日本朱鹃种群的灭绝 ( ( h t t p ：w w w r e d l i s t o r g ) 。 三，朱鹃在洋县的重新发现 我国在五六十年代中期尚能在甘肃、陕西等地见到零星或集群的朱鹦，但白 6 0 年代后期的十多年间一直未曾见到其踪影，一度认为已经绝灭。1 9 7 8 年中国 科学院动物研究所在全国范围内开展朱鹞专项调查，从9 月起，调查小组沿着昔 日朱鹦曾分布的河北、山西、安徽、河南、江苏、浙江、江西、湖北、陕西和甘 肃等省考察，历时3 年，行程5 万公里，终于在1 9 8 1 年5 月于陕西秦岭南麓洋 县的姚家沟、金家河发现了2 个朱鹧巢区，共2 对成鸟，3 只幼鸟( 刘荫增，1 9 8 1 ) 。 这7 只朱鹦即是全球现存所有朱鹦种群的奠基者，其所在的地区一一陕西省洋县 也保存了当今世界唯一的野生朱鹦种群，至2 0 0 4 年底已达约4 0 0 个个体( 陕西 朱鹘自然保护区，个人通讯) 。 第三节朱鹃的保护 一，人工饲养繁殖 在对于濒危动物的保护工程中，人工饲养繁殖无疑是早期辅助物种个体数日 增长最直接有效的办法。朱鹃的人工饲养繁殖已有一百多年的历史。早在1 8 7 2 年，英国人s w i n h o e ( 1 8 7 3 ) 以观赏为目的从中国浙江捕获一只朱鹦带到伦敦动 物园进行人工饲养，这是最早有关朱鹃人工饲养的记录。自2 0 世纪3 0 年代以来， 随着朱鹦在野生环境中个体数量和分布范围的急剧减少，动物学家和保护工作者 们开始尝试通过人工饲养来拯救这一物种。日本从1 9 3 6 年开始在各动物园里饲 养朱鹩( y a m a s h i n a ，1 9 7 7 ) ，并于1 9 8 1 年将全臼本最后的五只朱鹛全部捕获饲 养于佐渡朱鸦保护中心( y a m a s h i n a ，1 9 8 3 ) 。虽然日本保护工作者为延续该种群 做了极大的努力，然而这些从野外捕获的个体一部分由于外伤疾病而死亡，剩下 的个体则因性比失调、年龄老化等均未能繁殖。其后中曰两国政府进行了三次朱 鹦借贷繁殖的尝试，试图用两个地域种群之间的个体交流及基因交换来维持种的 浙江大学 张蓓：朱鸱线粒体d n a 及m h cn 类b 基因多态性研究 杂合性，保存和发展种群。这三次借贷分别在1 9 8 5 ，1 9 9 0 和1 9 9 4 年，遗憾的是 三次尝试均未能成功繁殖后代( 史东仇和曹永汉，2 0 0 1 ) 。全日本最后一只本土朱 鸦“金”死后，现今在e 1 本佐渡朱鹦保护中心仍饲养有少量的朱鹦个体，它们均 为中国借贷给日本的朱鹃的后裔。很显然的，这个日本人工种群的所有个体同样 源自于1 9 8 1 年在洋县重新发现的两对亲本。 在中国，最初的人工饲养始于1 9 8 1 年。当时野外工作者在姚家沟救护了一 只屡次从巢中掉落的雏鸟，把它送往北京动物园进行人工饲养。此后，另有6 只幼鸟被送往北京动物园。北京动物园于1 9 8 6 年成立了“朱鹦饲养繁殖中心”， 1 9 8 9 年朱鹃的首次人工繁殖在该中心成功( l i ，1 9 9 1 ) 。与此同时，陕西朱鹃救 护饲养中心成立于1 9 9 0 年。从当年救助的4 只雏鸟开始，该中心又于1 9 9 1 、1 9 9 2 、 1 9 9 4 和1 9 9 7 年从野外新增受伤或患病的个体共9 只，并在1 9 9 3 和1 9 9 7 年新增 被野外亲鸟遗弃的卵6 枚( x ie ta 1 ，2 0 0 1 ) 。该中心同样在朱鹦的人工繁殖上获 得成功，并由此发展出一个圈养种群。此外，2 0 0 2 年春天国家从该中心选调了 6 0 只人工饲养的朱鹃迁入周至楼观台野生动物繁殖救护中心繁殖。现在，包括 日本种群在内的所有圈养种群共有朱鹦个体约2 0 0 余只( 席咏梅，个人通讯) 。 二，其他保护措施 除了人工饲养繁殖以外，朱鹃保护工作者还采取了以下措施来帮助该物种的 复壮。第一，对繁殖地的环境保护。对朱鹦固定的营巢树挂牌编号，严加监控； 保持朱鸱巢区用以取食的冬水田面积，严禁施用农药化肥，保证朱鹦良好的觅食 环境。第- - ，人工投食。鉴于朱鸦巢区光照时间短、热量不足，水i t l 中食物资源 贫乏，因此采取了人工投食的方法，在朱鹦繁殖期投放朱鹦喜食的鲜活泥鳅，以 保证巢中雏鸟的成功出飞。第三，环志标识。为准确掌握野生朱鹦种群动态，从 1 9 8 7 年5 月开始，每年进行朱鹦雏鸟出飞前的环志标识工作。这对于准确掌握 朱鹗野生种群的数量变化、年龄结构、性比配对及年周活动规律等生态学特征有 着不可取代的意义。第四，宣传教育。广泛开展了对民众爱护朱鹃的科普教育， 鼓励社会各界主动参与保护朱鹦：同时对非法猎杀朱鹦的违法分子进行严惩，做 n t 依法保护、奖罚分明。第五，国际合作。先后与日本、德国、英国、美国、 1 4 浙江大学 张蓓t 朱鹃线粒体d n a 及m h c i i 类b 基因多态性研究 瑞典、意大利、澳大利亚等国的专家进行了有关朱鹛的合作研究，共享了物种保 护的最新成果，大大加强了对朱鹦的保护。第六，基础研究。朱鹦被重新发现后， 我国科学工作者对此十分关注，先后进行了大量生态学及少量分子遗传学方面的 研究( 详见本章第四节) 。这些研究成果充分证实了基础研究在拯救濒危物种中 的先导作用。 第四节朱鹦的研究概况 为了深入了解和保护朱鹩，科学工作者对朱鹦进行了多方面的研究工作。其 中绝大多数为宏观生态及普通生物学方面的研究，包括生态习性( 刘荫增，1 9 8 1 ； 1 9 8 7 ；王中裕等，1 9 9 3 b ) 、生境分析( 王中裕等，1 9 8 5 ；1 9 9 3 a ；史东仇等，1 9 9 1 c ) 、 数量分布( 翟天庆和路宝忠，1 9 9 1 ) 、种群生态( 史东仇等，1 9 9 1 d ；王中裕等， 1 9 9 4 ；1 9 9 5 ) 、种群生存力分析( 李欣海等，1 9 9 6 ) 、卵壳结构( 李福来等，1 9 9 0 ) 、 繁殖行为( 史东