تنوع ژنتیکی سنجاب زمینی زرد Spermophilus fulvus (Lichtenstein, 1823) در ایران

نوع مقاله : ژنتیک

نویسندگان

1 گروه محیط زیست، دانشکده منابع طبیعی و محیط زیست، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

2 گروه محیط زیست، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران

3 گروه علوم و زیست فناوری جانوری، دانشکده علوم و فناوری زیستی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

4 گروه علوم محیط زیست، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه اراک، اراک، ایران

10.22034/aej.2020.125366

چکیده

هدف از این مطالعه بررسی تنوع، تغییرات و ساختار ژنتیکی جمعیت‌ های سنجاب زمینی زرد (Spermophilus fulvus) در ایران است. بدین منظور 79 نمونه بافت این گونه از هفت استان (خراسان رضوی، خراسان شمالی، زنجان، قزوین، البرز، همدان و کردستان) جمع آوری شد. پس از استخراج DNA و واکنش زنجیره ­ای پلی­مراز، تنوع ژنتیکی  با استفاده از توالی کامل ژن سیتوکروم b (1140 جفت باز) مورد بررسی قرار گرفت. نتایج درخت بایزین و حداکثر درست­ نمایی بر پایه این ژن  برای 79 فرد نشان داد که سنجاب زمینی زرد (S. fulvus) با توزیع جغرافیایی وسیع از شرق تا غرب ایران شامل سه تبار فیلوژنتیکی است. تبار اول مربوط به شرقی ­ترین جمعیت­ های این گونه در نوار مرزی ایران و افغانستان بوده و تبار دوم و سوم شامل سایر جمعیت ­های این گونه از استان های شمال ­شرقی تا غرب ایران شامل خراسان رضوی، خراسان شمالی، زنجان و کردستان و نیز قزوین، البرز و همدان است. بررسی ‌ها  وقوع گسترش ناگهانی در جمعیت­ های این ‌گونه را تصدیق نمود. 26 هاپلوتایپ منحصر به فرد و 35 جایگاه متغیر از نتایج بررسی تنوع ژنتیکی جمعیت‌ های ایرانی سنجاب زمینی زرد بوده و  این گونه در ایران تنوع هاپلوتایپی و ژنتیکی بالایی را براساس ژن میتوکندریایی مذکور نشان داده است. تجزیه واریانس مولکولی و شاخص FST ساختار ژنتیکی متفاوت و معنی ­داری را در بین جمعیت‌ ها مشخص ساخته است. درنهایت درنظر گرفتن یک واحد تکاملی معنی­ دار برای هر تبار مجزای این گونه برای اهداف مدیریت حفاظت سنجاب زمینی زرد در ایران و نیز برای تداوم بقای آن پیشنهاد می­ گردد.

کلیدواژه‌ها


  1. کرمی، م.؛ فیض ­الهی، ک. و قدیریان، ط.، 1395. اطلس پستانداران ایران. انتشارات جهاد دانشگاهی واحد استان البرز (واحد خوارزمی). 292 صفحه.
  2. Asgharzadeh, A.; Kaboli, M.; Rajabi-Maham, H. and Naderi, M., 2019. Phylogeny and genetic structure of the Yellow ground squirrel, Spermophilus fulvus, in Iran. Mammalian Biology. Vol. 98, pp:137-145. 
  3. Ashrafzadeh, M.R.; Kaboli, M. and Naghavi, M.R., 2016. Mitochondrial DNA analysis of Iranian brown bears (Ursus arctos) reveals new phylogeographic lineage. Mammalian Biology. Vol.81, No.1, pp: 1-9.
  4. Ashton, K.G. and de Queiroz, A., 2001. Molecular systematics of the western rattlesnake, Crotalus viridis (Viperidae), with comments on the utility of the D-loop in phylogenetic studies of snakes. Molecular Phylogenetics and Evolution. Vol. 21, pp:176-189.
  5. Avise, J.C., 2000. Phylogeography: the history and formation of species: Harvard university press.
  6. Bataillon, T.M.; David, J.L. and Schoen, D.J., 1996. Neutral genetic markers and conservation genetics: simulated germplasm collections. Genetics. Vol. 144, No. 1, pp: 409-417.
  7. Colombo, F.; Marchisio, E.; Pizzini, A. and Cantoni, C., 2002. Identification of the goose species (Anser anser) in Italian Mortara salami by DNA sequencing and a Polymerase Chain Reaction with an original primer pair. Meat Science. Vol. 61, pp: 291-294.
  8. Davison, J.; Ho, S.Y.; Bray, S.C.; Korsten, M.; Tammeleht, E.; Hindrikson, M.; Ostbye, k.; Ostbye, E.; Lauritzen, S.E.; Austin, J.; Cooper, A. and Saarma, U., 2011. Late-Quaternary biogeographic scenarios for the brown bear (Ursus arctos), a wild mammal model species. Quaternary Science Reviews. Vol. 30, pp: 418-430. 
  9. Excoffier, L.; Laval, G. and Schneider, S., 2005. Arlequin (version 3.0): an integrated software package for population genetics data analysis. Evolutionary bioinformatics. Vol. 1, pp: 47-50.
  10. Faerman, M.; Bar-Gal, G.K.; Boaretto, E.; Boeskorov, G.G.; Dokuchaev, N.E.; Ermakov, O.A.;Golenishchev, F.N.; Gubin, S.V.; Mintz, E.; Simonov, E.; Surin, V.L.; Titov, S.V.; Zanina,O.G. and Formozov, N.A., 2017. DNA analysis of a 30,000-year-old Urocitellus glacialis from northeastern Siberia reveals phylogenetic relationships between ancient and present-day arctic ground squirrels. Scientific Reports. Vol. 7, pp: 42639.
  11. Fraser, D.J. and Bernatchez, L., 2001. Adaptive evolutionary conservation: towards a unified concept for defining conservation units. Molecular Ecology. Vol. 10, pp: 2741-2752.
  12. Frankham, R.; Briscoe, D.A. and Ballou, J.D., 2002. Introduction to conservation genetics: Cambridge University Press.
  13. Fu, Y.X., 1997. Statistical tests of neutrality of mutations against population growth, hitchhiking and background selection. Genetics. Vol. 147, No. 2, pp: 915-925.
  14. Gündüz, İ.; Jaarola, M.; Tez, C.; Yeniyurt, C.; Polly, P.D. and Searle, J.B., 2007. Multigenic and morphometric differentiation of ground squirrels (Spermophilus, Scuiridae, Rodentia) in Turkey, with a description of a new species. Molecular Phylogenetics and Evolution. Vol. 43, pp: 916-935.
  15. Harrison, R.G.; Bogdanowicz, S.M.; Hoffmann, R.S.; Yensen, E. and Sherman, P.W., 2003. Phylogeny and evolutionary history of the ground squirrels (Rodentia: Marmotinae). Journal of Mammalogy Evolution. Vol. 10, pp: 249-276.
  16. Helgen, K.M.; Cole, F.R.; Helgen, L.E. and Wilson, D.E., 2009. Generic revision in the Holarctic ground squirrel genus Spermophilus. Journal of Mammalogy. Vol. 90, pp: 270-305.
  17. Herkert, J.R., 1994. The effects of habitat fragmentation on midwestern grassland bird communities. Ecological applications. Vol. 4, No. 3, pp: 461-471.
  18. Herron, M.D.; Castoe, T.A. and Parkinson, C.L., 2004. Sciurid phylogeny and the paraphyly of Holarctic ground squirrels (Spermophilus). Molecular Phylogenetics and Evolution. Vol. 31, pp: 1015-1030.
  19. Hrbek, T.; Farias, I.P.; Crossa, M.; Sampaio, I.; Porto, J.I. and Meyer, A., 2005. Population genetic analysis of Arapaima gigas, one of the largest freshwater fishes of the Amazon basin: implications for its conservation. Animal Conservation. Vol. 8, pp: 297-308.
  20. IUCN. 2019. The IUCN Red List of threatened species. Version 2019-2. http://www.iucnredlist.org. Accessed 08 August 2019.
  21. Kapustina, S.Y.; Brandler, O.V. and Adiya, Y., 2015. Phylogeny of genus Spermophilus and position of Alashan ground squirrel (Spermophilus alashanicus, Büchner, 1888) on phylogenetic tree of Paleartic short-tailed ground squirrels. Molecular Biology. Vol. 49, pp: 391-396.
  22. Khalilipour, O.; Rezaei, H.R.; Alizadeh Shabani, A.; Kaboli, M. and Ashrafi, S., 2014. Genetic structure and differentiation of four populations of Afghan Pika (Ochotona rufescens) in Iran based on mitochondrial cytochrome b gene. Zoology in the Middle East. Vol. 60, pp: 288-298.
  23. Kryštufek, B.; Bryja, J. and Bužan, E.V., 2009. Mitochondrial phylogeography of the European ground squirrel, Spermophilus citellus, yields evidence on refugia for steppic taxa in the southern Balkans. Heredity. Vol. 103, pp: 129-135.
  24. Kryštufek, B. and Vohralík, V., 2012. Taxonomic revision of the Palaearctic rodents (Rodentia): Sciuridae: Xerinae 1 (Eutamias and Spermophilus). Lynx, n. s. (Praha). Vol. 43, No. 1-2, pp: 17-111.
  25. Lanfear, R.; Calcott, B.; Ho, S.Y.W. and Guindon, S., 2012. PartitionFinder: combined selection of partitioning schemes and substitution models for phylogenetic analyses. Molecular Phylogenetics and Evolution. Vol. 29, pp: 1695-1701.
  26. Leigh, J.W. and Bryant, D., 2015. POPART: full-feature software for haplotype network construction. Methods Ecology Evolution. Vol. 6, pp: 1110-1116.
  27. Librado, P. and Rozas, J., 2009. DnaSP v5: a software for comprehensive analysis of DNA polymorphism data. Bioinformatics. Vol. 25, pp: 1451-1452.
  28. McNeely, J.A.; Miller, K.R.; Reid, W.V.; Mittermeier,R.A. and Werner, T.B., 1990. Conserving the world's biological diversity: International Union for conservation of nature and natural resources.
  29. Milá, B.; McCormack, J.E.; Castañeda, G.; Wayne, R.K. and Smith, T.B., 2007. Recent postglacial range expansion drives the rapid diversification of a songbird lineage in the genus Junco. Proceedings of the Royal Society of London B: Biological Sciences. Vol. 274, pp: 2653-2660.
  30. Nguyen, L.T.; Schmidt, H.A.; von Haeseler, A. and Minh, B.Q., 2014. IQ-TREE: A fast and effective stochastic algorithm for estimating maximum likelihood phylogenies. Mol. Biol. Evol. Vol. 32, pp: 268-274. https://doi.org/10.1093/molbev/msu300.
  31. Rambaut, A. and Drummond, A.J., 2007. Tracer. v. 1.5 Available: http://beast. bio. ed. ac. uk/Tracer.
  32. Rambaut, A. and Drummond, A.J., 2012. Fig Tree: Tree Figure Drawing Tool Version 1.4. 
  33. Ramírez-Soriano, A.; Ramos-Onsins, S.E.; Rozas, J.; Calafell, F. and Navarro, A., 2008. Statistical power analysis of neutrality tests under demographic expansions, contractions and bottlenecks with recombination. Genetics. Vol. 179, No. 1, pp: 555-567. 
  34. Ramos-Onsins, S.E. and Rozas, J., 2002. Statistical properties of new neutrality tests against population growth. Molecular Biology and Evolution. Vol. 19, pp: 2092-2100.
  35. Ronquist, F. and Huelsenbeck, J.P., 2003. MrBayes 3: Bayesian phylogenetic inference under mixed models. Bioinformatics. Vol. 19, pp: 1572-1574.
  36. Sambrook, J.; Fritsch, E.F. and Maniatis, T., 1989. Molecular Cloning: A Laboratory Manual. Cold Spring Harbor Laboratory Press.
  37. Slatkin, M. and Hudson, R.R., 1991. Pairwise comparisons of mitochondrial DNA sequences in stable and exponentially growing populations. Genetics. Vol. 129, pp: 555-562.
  38. Stümpel, N.; Rajabizadeh, M.; Avcı, A.; Wüster, W. and Joger, U., 2016. Phylogeny and diversification of mountain vipers (Montivipera, Nilson et al., 2001) triggered by multiple Plio-Pleistocene refugia and high-mountain topography in the Near and Middle East. Molecular Phylogenetics and Evolution. Vol. 101, pp: 336-351.
  39. Tajima, F., 1989. Statistical method for testing the neutral mutation hypothesis by DNA polymorphism. Genetics. Vol. 123, No. 3, pp: 585-595.
  40. Tamura, K.; Stecher, G.; Peterson, D.; Filipski, A. and Kumar, S., 2013. MEGA6: molecular evolutionary genetics analysis version 6.0. Molecular Biology and Evolution. Vol. 30, pp: 2725-2729.
  41. Thorington, R.W.J.; Koprowski, J.L.; Steele, M.A. and Whatton, J.F., 2012. Squirrels of the world. JHU Press.
  42. Wang, L.Y.; Ikeda, H.; Liu, T.L.; Wang, Y.J. and Liu, J.Q., 2009. Repeated range expansion and glacial endurance of Potentilla glabra in the Qinghai Tibetan Plateau. J. of Integrative Plant Biology. Vol. 51, pp: 698-706.
  43. Wink, M. and Heidrich, P., 2000. Molecular systematics of owls (Strigiformes) based on DNA-sequences of the mitochondrial cytochrome b gene. Raptors at Risk’. (Eds Chancellor, R.D. and Meyburg, B.U.,). pp: 819-828.
  44. Xia, X. and Lemey, P., 2009. Assessing substitution saturation with DAMBE. phylogenetic Handb. a Pract. approach to DNA and protein phylogeny. Vol. 2, pp: 615-630.
  45. Xia, X. and Xie, Z., 2001. DAMBE: software package for data analysis in molecular biology and evolution. Journal of heredity. Vol. 92, pp: 371-373. 
  46. Zuckerberg, B.; Carling, M. and Dor, R., 2014. Differential relationships between habitat fragmentation and within-population genetic diversity of three forest-dwelling birds. bioRxiv, 004903.