Evolution of genome organizations of squirrels (Sciuridae) revealed by cross-species chromosome painting

With complete sets of chromosome-specific painting probes derived from flow-sorted chromosomes of human and grey squirrel (Sciurus carolinensis), the whole genome homologies between human and representatives of tree squirrels (Sciurus carolinensis, Callosciurus erythraeus), flying squirrels (Petaurista albiventer) and chipmunks (Tamias sibiricus) have been defined by cross-species chromosome painting. The results show that, unlike the highly rearranged karyotypes of mouse and rat, the karyotypes of squirrels are highly conserved. Two methods have been used to reconstruct the genome phylogeny of squirrels with the laboratory rabbit (Oryctolagus cuniculus) as the out-group: ( 1) phylogenetic analysis by parsimony using chromosomal characters identified by comparative cytogenetic approaches; ( 2) mapping the genome rearrangements onto recently published sequence-based molecular trees. Our chromosome painting results, in combination with molecular data, show that flying squirrels are phylogenetically close to New World tree squirrels. Chromosome painting and G-banding comparisons place chipmunks ( Tamias sibiricus), with a derived karyotype, outside the clade comprising tree and flying squirrels. The superorder Glires (order Rodentia + order Lagomorpha) is firmly supported by two conserved syntenic associations between human chromosomes 1 and 10p homologues, and between 9 and 11 homologues.

中国松鼠科 Sciuridae (Non-flying squirrels) 动物的分类和分布及系统发育研究

松鼠科隶属于哺乳纲、啮齿目，是一类世界广布性动物，全世界共计36 属 234 种。本文通过形态分析及分子生物学方法，研究了我国松鼠科动物的分类及 系统发育关系，内容包括以下两个方面： 一、中国松鼠科动物的分类 本研究查看了中科院昆明动物研究所、中科院动物研究所、云南大学、四川 省林业科学研究院、四川大学、陕西师范大学、陕西动物研究所、西北大学、上 海自然历史博物馆、广东昆虫所馆藏该科各类群标本。同时，结合相关文献，对 各类群的外形特征进行了详细的描述和系统分类整理，我国共计10 属34 种。测 取可量性状数据共计20800 个（完整头骨共计1300 号），而且还运用多变量及单 变量分析方法进行数据分析，对部分类群的种下分类结果进行分析：1.探讨了分 布于中国境内的明纹花鼠（Tamiops mcclellandii）3 亚种的有效性。2.研究了 隐纹花鼠（Tamiops swinhoei）在中国的分化并描记了分布于四川马尔康地区的 隐纹花鼠为一新亚种（Tamiops swinhoei markamensis）。3.描记了分布于云南 省东北部昭通地区的赤腹松鼠为一新亚种：昭通亚种（Callosciurus erythraeus zhaotongensis）。4. 提出了分布于云南省无量山区的泊氏长吻松鼠为一新亚种： 无量山亚种（Dremomys pernyi wuliangshanensis）。 二、中国松鼠科动物的系统发育研究 2004－2005 年相继到滇西北高黎贡山、香格里拉，滇西南临沧地区，滇东 南马关、麻栗坡、富宁，滇东北昭通地区进行标本采集，基本收集到我国南方松 鼠科属、种样品进行分子生物学研究。 1.中国松鼠科动物各属的系统发育关系 在分析线粒体细胞色数b 基因（1040bp）序列的基础上，运用贝叶斯法 （Bayesian phylogenetic reconstruction approaches）、最简约法（Maximum parsimony method）、邻接法（Neighbor Joining method）构建中国松鼠科动物 所有属间系统发育树。结果表明：所分析的10 属分别聚集为3 群，巨松鼠属Ratufa单独成为一群，丽松鼠属Callosciurus、长吻松鼠属Dremomys、花松鼠属 Tamiops 以及线松鼠属Menetes 成为一群，松鼠属Sciurus、岩松鼠属 Sciurotamias、花鼠属Tamias、旱獭属Marmota 以及黄鼠属Spermophilus 成 为一群。在此基础上我们进一步探讨了中国松鼠科动物的分化与环境变化的关 系。 2.长吻松鼠属的系统发育关系 在分析线粒体细胞色数b 基因（378bp）序列的基础上，我们重建了长吻松 鼠属内5 个类群间的系统发育关系，结合对5 类群外部形态特征的详细比较，我 们探讨并论证了红腿长吻松鼠、橙喉长吻松鼠作为种的地位的有效性，同时论证 了该属内泊氏长吻松鼠最早分化，其次为橙腹长吻松鼠，第三是红腿长吻松鼠， 红颊长吻松鼠和橙喉长吻松鼠是最后分化的类群。

森林管理对动物生境影响的模拟研究——以小兴安岭友好林业局为例

理解森林管理对野生动物生境的累积效应，需要对不同森林管理预案作出预测、分析和评价。本文，以小兴安岭友好林业局为研究区，利用空间直观景观模型LANDIS模拟其在6种森林管理预案—无采伐、皆伐、择伐I（禁伐区不采伐，限伐区和商品林区每10年采伐面积分别为5%和10%）、择伐II（限伐区和商品林区10%和15%）、造林I（采伐同择伐I，伐后人工更新）和造林II（采伐同择伐II，伐后人工更新）下200年内的森林景观变化。在查阅文献、野外考察和咨询相关专家的基础上，以GIS为平台，构建有着不同生境需求的3种动物：松鼠（Sciurus vulgaris）、马鹿（Cervus elaphus）和花尾榛鸡（Bonasa bonasia）在景观尺度上的生境适宜度指数（Habitat suitability index, HSI）模型，利用Arc的宏语言AML（Arc Macro Language）将LANDIS的输出结果与3种动物的HSI模型相结合，借助生境单元和类水平（Class level）上的景观指数（结合度指数等）评价动物生境，以反映不同森林管理预案对动物生境的影响。研究结果表明： 1）对于LANDIS的模拟结果而言，不同森林管理预案往往导致不同的森林演替动态：无采伐和2造林方案下，森林逐渐向成、过熟林演替，且造林方案显著增加了营林树种的分布面积；择伐I和择伐II下，由于成、过熟林被采伐，森林向后期演替的速度较为缓慢，而皆伐下，中、幼龄林的比重较大。定性而言，对于偏好早期演替的动物而言，皆伐下的生境适宜性较高；对于偏好中、后期演替森林的动物而言，2种择伐方案下生境适宜性较高；对于偏好后期演替的动物而言，无采伐和2造林方案下生境适宜性较高。 2）对于松鼠，无采伐和2造林预案下的生境单元和适宜生境（HSI≥0.5）结合度指数较高，适宜生境的平均斑块面积较大，表明这3种预案下的生境适宜性较高，而2择伐预案由于移去了大量成、过熟林，导致松鼠生境适宜性的下降，对于皆伐，尽管采伐量比2择伐预案的小，由于其不利于针叶林的天然更新，对松鼠的生境破坏更为严重。 3）对于马鹿，皆伐和2造林预案下的生境单元和结合度指数较高，而无采伐下的生境单元和结合度指数整体上又小于2择伐预案下的，这表明，适当的干扰反而利于提高马鹿的生境适宜性，因为，若没有这些采伐、造林等干扰活动，森林的郁闭度会随着树冠的封闭而逐渐加大，下层的许多不耐荫的树种就会消失或减少，降低马鹿的食物来源。 4）对于花尾榛鸡，若不考虑营林活动对其干扰，2造林预案下的生境单元和结合度指数较高，其次为无采伐预案，而皆伐和2择伐方案下较低，这表明，单纯的采伐的将减小花尾榛鸡的生境适宜性。 生态系统是一复杂的系统，因此，不可能存在适于所有动物的森林管理预案，对于管理预案的选择取决于管理者多方面（经济、生态和社会）的权衡。本文是将LANDIS与HSI相结合模拟评估森林管理预案对动物生境影响的一次尝试，研究结果表明了这一方法的实用性。尽管这一方法存在一定的局限性，但利用这一方法，能够可视化和量化结果，并比较不同森林管理预案，从生物多样性保护出发，为森林管理提供决策支持。最后，需要声明的是，本研究侧重方法的探讨，作为实际应用，还需要大量的野外工作来验证HSI模型。