吳東益 劉小龍 劉春雨 史興惠 楊澤鵬 施德山 袁智勇
(1. 西南林業(yè)大學云南省高校極小種群野生動物保育重點實驗室,云南 昆明 650233;2. 云南大圍山國家級自然保護區(qū)管護局屏邊管護分局,云南 紅河 661199;3. 云南省屏邊縣林業(yè)和草原局,云南 屏邊 661200)
姬蛙科(Microhylidae)[1]隸屬于兩棲綱(Amphibia)無尾目(Anura),現(xiàn)存63屬694種,主要分布于美洲、亞洲、澳大利亞北部、馬達加斯加和撒哈拉以南的非洲地區(qū)[2]。中國共有姬蛙科物種5屬,即小狹口蛙屬(Glyphoglossus)[3]、細狹口蛙屬(Kalophrynus)[4]、狹口蛙屬(Kaloula)[5]、姬蛙屬(Microhyla)[4]、小姬蛙屬(Micryletta)[6],共19個物種。
Nikolay等[7]根據(jù)姬蛙科Vietnamophryne inexpectata的標本建立新屬Vietnamophryne,共3個物種,即V.inexpectata、V.orlovi、和V.occidentalis。Vietnamophryne inexpectata和V.orlovi的模式產(chǎn)地分別位于越南中部及北部的嘉萊?。℅ia Lai Province)和高平省(Cao Bang Province),Vietnamophryne occidentalis模式產(chǎn)地位于泰國北部地區(qū)的清萊省(Chaing Rai Province),這3個物種目前都僅收集到1號標本。
2019年7 月,在對云南省大圍山國家級自然保護區(qū)的調(diào)查中,采集到1號姬蛙科物種標本,經(jīng)外部形態(tài)特征對比以及分子系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系分析,鑒定為V. orlovi,為中國兩棲動物分布的新屬記錄。對該物種采集地的生境進行了描述,為該屬物種的進一步深入研究提供基礎(chǔ)資料。
2019年7月17日19:00,在屏邊苗族自治縣大圍山國家級自然保護區(qū)(22°57′48.15″ N,103°41′58.31″ E,海拔1502 m)采集到1號標本(SWFU 036798),通過解剖查看性腺確定標本為雄性。股骨肌肉保存于95%乙醇溶液后,其余標本保存于75%乙醇溶液中,存放于西南林業(yè)大學生物多樣性保護學院。根據(jù)Nikolay等[7]的測量方法,使用精確度為0.1 mm的游標卡尺對所采集到的標本進行了相應形態(tài)指標測量:頭體長(SVL)、頭長(HL)、吻長(SL)、眼徑(EL)、鼻眼距(NEL)、頭寬(HW)、鼻間距(IND)、眼間距(IOD)、上眼瞼寬(UEW)、前肢長(FLL)、小臂及手長(LAL)、手掌長(HAL)、后肢長(HLL)、脛骨長(TL)、跗足長(FTL)、鼓膜徑(TD)、鼓膜至眼距(TED)、指長(FL)及趾長(TOEL)。同時基于Nikolay等[7]對V.orlovi、V. occidentalis的形態(tài)描述與本例標本進行了形態(tài)比較。
使用ThermoFisher Scientific公司的DNA提取試劑盒對新采集標本的肌肉組織進行全基因組DNA的提取,使用聚合酶鏈式反應(PCR)對其16S rRNA基因片段進行擴增,引物為L3975(5′?CGCCTGTTTACCAAAAACAT?3′)和H4551(5′?CCGGTCTGAACTCAGATCACGT?3′)[8]。其反應程序為:95 ℃ 預熱5 min,95 ℃ 變性1 min,退火溫度為45 ℃,反應1 min,72 ℃ 延伸1 min,進行35個循環(huán),最后72 ℃ 延伸10 min。擴增產(chǎn)物用1%瓊脂糖凝膠電泳進行檢測,最后由北京擎科生物科技有限公司對擴增產(chǎn)物進行雙向測序。使用LASERGENE 7.0軟件包[9]中的Seq-Man對所得序列進行質(zhì)量檢測和人工校對,生成一致序列。分別使用最大似然法(ML)和貝葉斯分析法(BI)重建Vietnamophryne的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系。根據(jù)Nikolay等[7]的研究結(jié)果,選取Gastrophrynoides immaculatus[10]、Siamophryne troglodytes[11]作為外群,共包括6條序列(表1),其中5條從GenBank數(shù)據(jù)庫中下載。使用MEGA 6.0對每個16S rRNA序列進行比對和編輯[12]。使用jModelTest 2中的AIC標準推斷序列最佳進化模型[13],最佳模型為GTR + G?;谠撃P?,使用RAxML 8.2.4[14]構(gòu)建最大似然樹,自展1000次估算節(jié)點支持率。使用Mrbayes 3.1.2[15]進行貝葉斯法分析。設(shè)置貝葉斯核苷酸的替換模型為GTR +G模型,位點間變異速率分布為gamma,在默認熱值下使用馬爾可夫鏈蒙特卡洛(MCMC)鏈執(zhí)行獨立運算4次,每1000代抽樣1次,執(zhí)行3000萬代,拋棄前25%,在運行中通過查看分散頻率平均標準偏差 < 0.01來確定貝葉斯取樣是否達到穩(wěn)定。然后使用來自Mrbayes的分裂頻率平均標準差(ASDSF)和潛在尺度縮減因子(PSRF)統(tǒng)計數(shù)據(jù)來評估拓撲收斂性和分支長度收斂性,最后通過使用Tracer v 1.5[16]來檢測有效樣本量(ESS > 200)來檢查各運行參數(shù)值是否收斂。使用軟件MEGA 5.0[12]中的Kimura雙參數(shù)模型計算本研究新采集的標本與Vietnamophryne中已知物種的遺傳距離。
表1 樣品信息表Table 1 Sample information
所采標本各部位度量數(shù)據(jù)見表2。標本為成年雄性,體型較?。^體長:16.8 mm)且肥碩(前臂及手長/頭體長58.9%,后肢長/頭體長為163%),吻部略凸,吻長(2.4 mm)略大于眼徑(2.1 mm),鼓膜相對較?。?.1 mm),占頭體長的6.5%。眼背部略凸,有顳褶,無犁骨齒,舌后端游離,無缺刻。無蹼,無緣膜,前肢短小(前臂及手長9.8 mm),第1指發(fā)育良好,長度小于第2指長度的1/2。無指基下瘤,無婚墊。指末端無凹槽,指尖不膨大,第3趾和第4趾趾尖微擴展,指序為I < II < IV < III,趾和指的關(guān)節(jié)下瘤均不明顯,后肢長度(27.1 mm)為前肢長度(9.8 mm)的3倍,趾序為I < II < V < III < IV。背部整體呈磚紅色,背中線清晰,有黑色暗紋、紅色斑點和白色疣粒散布在背部和后肢背部。腹部皮膚光滑,整體呈檸檬黃,有棕色暗紋。頭部呈棕紅色,無疣粒與暗紋。吻部至顳部為黑褐色,摻雜有少量白色斑塊。有一條白色細紋自吻部貫穿至上眼瞼后緣(圖1)。
表2 大圍山國家級自然保護區(qū)所采姬蛙科物種標本(SWFU 036798)形態(tài)量度Table 2 Morphological measurement of Microhylidae specimens collected in Dawei Mountain National Nature Reserve (SWFU 036798)
圖1 奧氏越南姬蛙標本(屏邊苗族自治縣大圍山國家級自然保護區(qū),SWFU 036798,雄性)Fig. 1 V. orlovi in preservation (Dawei Mountain National Nature Reserve, SWFU 036798, male)
本次采集到的標本位于大圍山國家級自然保護區(qū)的針闊混交林,屬于濕潤型的亞熱帶氣候。采集地的步道兩旁多有蕨類植物,落葉堆積,灌叢茂密。距采集點約15 m處有1個水庫,距采集點約50 m處有一條溪流。在采集點附近還采集到大綠臭蛙(Odorrana graminea, Boulenger 1899)和黑眶蟾蜍(Duttaphrynus melanostictus, Schneider 1799)。
本研究新獲得一條長度為571 bp的16S rRNA序列(Genbank序列號:OK377338),結(jié)合從GenBank下載的5條16S rRNA數(shù)據(jù),共30個簡約信息位點,87個堿基變異位點。使用BI和ML法構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹結(jié)果具有相似的拓撲結(jié)構(gòu),這里只展示貝葉斯系統(tǒng)發(fā)育樹(圖2)。本研究所采姬蛙科標本與V.orlovi模式產(chǎn)地(越南東北部地區(qū)的高平?。吮揪墼谝粋€支系內(nèi)。使用Kimura雙參數(shù)模型計算的遺傳距離分析結(jié)果顯示,新采集的姬蛙科物種標本與V.orlovi遺傳距離較小,僅0.9%,與同屬V.occidentalis、V.inexpectata2個物種的遺傳距離分別為1.1%和3.9%。
圖2 基于16S rRNA基因所構(gòu)建的Vietnamophryne貝葉斯樹。Fig. 2 Bayesian phylogenetic tree of the genus Vietnamophryne inferred from a fragment of 16SrRNA gene
本研究新發(fā)現(xiàn)的姬蛙科標本形態(tài)學鑒定特征符合V. orlovi的鑒定特征。首先該標本體型較?。^體長:16.8 mm),腹部皮膚光滑,整體呈檸檬黃,背部皮膚整體呈磚紅色,有微微凸起的微小白色疣粒散布于背部、側(cè)腹和后肢背部。其次,該標本鼻眼距(1.7 mm)占眼徑(2.1 mm)的80.9%,吻長(2.4 mm)略大于眼徑(2.1 mm)(114.2%)。新采集標本與模式標本異同點在于:本研究的標本體型略大,其頭體長為16.8 mm,模式標本頭體長為15.4 mm。本研究的標本頭長略小于頭寬(頭長6.2 mm/頭寬6.9 mm),模式標本頭長略大于頭寬(6.7 mm/5.8 mm),但差異不是非常明顯,見表2。分子數(shù)據(jù)分析的結(jié)果也支持新采集到的標本為V. orlovi。其結(jié)果顯示本文所采姬蛙科樣本與V.orlovi聚在一起構(gòu)成單系,兩者的遺傳距離僅為0.9%。綜合外部形態(tài)特征與系統(tǒng)發(fā)育分析結(jié)果,確定新采集的姬蛙科物種標本為V.orlovi。根據(jù)Nikolay等[7]的研究將該屬的中文名定為“越南姬蛙屬”,V. orlovi的中文名定為“奧氏越南姬蛙”。
本研究結(jié)果揭示V.occidentalis可能是V.orlovi的次定同物異名。首先,本研究的標本與模式產(chǎn)地的V.orlovi和V.occidentalis之間的遺傳分化均較小,其遺傳距離分別為0.9%和1.1%,無明顯差異。其次,V.orlovi和V.occidentalis之間的外部形態(tài)鑒別特征不穩(wěn)定,且性狀變異具有連續(xù)性(表3):1)V.orlovi和V.occidentalis模式標本的頭體長分別為15.4 mm和20.5 mm,本研究V.orlovi標本頭體長為16.6 mm,僅靠一個標本很難判斷頭體長的變異是否連續(xù);2)V.orlovi模式標本頭長大于頭寬(86.5%),V.occidentalis模式標本頭長與頭寬近似相等(99%),本研究V.orlovi標本頭長小于頭寬(111.3%);3)V.orlovi和V.occidentalis模式標本的眼徑與吻長比分別為141.3%和85.5%,本研究V.orlovi標本的眼徑與吻長比為114.3%;4)V.orlovi模式標本鼻眼距與眼徑的比值為109.5%,V.occidentalis模式標本鼻眼距與眼徑的比值為55.2%,本研究V.orlovi標本鼻眼距與眼徑的比值為85.7%;5)V.orlovi模式標本前肢與頭體長的比值為53.3%,V.occidentalis模式標本前肢長與頭體長的比值為62.7%,本研究V.orlovi標本前肢長與頭體長的比值為58.9%。V.occidentalis模式標本與V.orlovi模式標本較為穩(wěn)定的區(qū)別僅在于腹部顏色和指序,V.orlovi腹部顏色為檸檬黃,指序為I < IV < II < III,V.occidentalis腹部顏色為橘黃色,指序為I < IV < II < III;但顏色的根據(jù)僅基于一個標本的特征,不能排除顏色在個體間具有變異。基于以上特征,難以在形態(tài)上區(qū)別V.occidentalis和V.orlovi,這提示V.occidentalis可能是V.orlovi的次定同物異名。
表3 Vietnamophryne orlovi和Vietnamophryne occidentalis形態(tài)特征比較Table 3 Comparison of morphological characteristics of V. orlovi and V. occidentalis
本次發(fā)現(xiàn)為我國的姬蛙科增加一個新屬記錄和一個物種新記錄。本次采集點的環(huán)境是針闊混交林,Nikolay等[7]描述的生境為常綠闊葉林,說明本物種至少分布于這2種環(huán)境。此外,之前Nikolay等[7]的采集點海拔為1050 m和1200 m,本次的采集點海拔為1502 m,說明V. orlovi的分布范圍至少在1050~1500 m。項目組成員在2019年7月采到一例標本后,在2019年8月14日至8月21日、9月28日至10月7日先后2次前往采集地點,均未能再次采集到更多個體。推測其原因,可能是7月之后,過了本物種的繁殖季節(jié),或是因為其隱蔽的生活史,Nikolay等[7]提及本屬物種大多為營半穴居生活,所以未能采集到更多個體。
致謝:感謝西南林業(yè)大學錢昱含老師對標本采集提供的幫助,感謝西南林業(yè)大學黃佳玥同學在分子鑒定方面給予的幫助,感謝屏邊苗族自治縣大圍山國家級自然保護區(qū)的工作人員對野外工作給予的幫助。本研究得到了云南省基礎(chǔ)研究計劃(專項)優(yōu)秀青年項目兩棲動物多樣性與演化研究(202001AW070016)、中青年學術(shù)和技術(shù)帶頭人后備人才項目(202005AC160046)、中國科協(xié)青年人才托舉工程(2019?2021QNRC001)、生態(tài)環(huán)境部生物多樣性調(diào)查、觀測和評估項目(2019?2023年)的資助。