秦嶺羚牛的保護生物學研究進展

李安寧，邱 菊，鄭 燕，李一丹，郭 睿，賈康勝，雷穎虎，昝林森,

(1.西北農林科技大學 動物科技學院，陜西楊凌 712100；2.陜西省林業科學院 珍稀野生動物搶救飼養研究中心，陜西周至 710402)

羚牛(Budorcastaxicolor)是亞洲的特有物種，主要分布于中國西南、西北地區，尼泊爾、緬甸、印度和不丹等地[1]。按照一屬一種來分，包括秦嶺亞種(B.t.bedfordi)、四川亞種(B.t.tibetana)、指名亞種(B.t.taxicolor)和不丹亞種(B.t.whitei)等4個亞種，其中秦嶺亞種和四川亞種為中國所特有[2]。羚牛，也稱作扭角羚、牛羚、野牛等，是國家一級重點保護動物，被列入瀕危級保護動物，并被世界自然保護聯盟(International Union for Conservation of Nature,IUCN)列為易危級物種[3]。

秦嶺羚牛亞種(簡稱秦嶺羚牛)，別名金毛扭角羚，是四個亞種中體型最大且毛色最為漂亮的一種，具有典型的性二型特征。雄性個體體質量350kg左右，毛色為黃白色或金黃色，而雌性個體體質量250kg左右，毛色多為白色或灰白色[4]。秦嶺羚牛與大熊貓(Ailuropodamelanoleuca)、金絲猴(Pygathrixroxellana)、朱鹮(Nipponianippon)并稱 “秦嶺四寶”，享譽全球。然而，目前秦嶺羚牛的種群數量不超過6000頭。隨著適宜生境面積的不斷減少，秦嶺羚牛種群規模逐漸變小，近親繁殖、遺傳漂變等發生的可能性增加，將加速小種群的滅絕速度。本文從生態學、分類學地位、寄生蟲病、瘤胃微生物區系、功能基因挖掘及人工圈養等方面展現秦嶺羚牛的研究現狀，以期為秦嶺羚牛的保護和管理提供參考，并為進一步的深入研究提供依據。

1 秦嶺羚牛的生態學研究

1.1 地理分布及棲息地

秦嶺羚牛僅存在于中國陜西省西南部的秦嶺山脈(北緯32°～34°，東經106°～110°)，主要分布在太白縣、佛坪縣、周至縣、洋縣、寧陜縣[5-6]。此外，在寧強縣、鳳縣、留壩縣、眉縣、石泉縣、柞水縣、藍田縣、鎮安縣、略陽縣、勉縣、城固縣、商縣等地也有分布[2,4,7]。

秦嶺羚牛主要棲息于海拔1 200～3 500 m的落葉闊葉林、針闊葉混交林、亞高山針葉林及灌叢草甸中[2,8]，偶爾也能看到少量羚牛在海拔 700 m左右的區域活動[9]。秦嶺羚牛隨著季節更替會進行遷移活動，通常夏季在高海拔2 200～ 2 900 m的洼地、山頂平臺、山間緩坡等地棲息；冬季在中海拔1 900～2 400 m的山頂平臺、緩坡處等區域越冬[7]；而春秋兩季則會下移至低海拔1 300～1 900 m的地方活動[10]。另外，秦嶺羚牛對棲息地坡度和坡向的選擇也會隨季節變化而發生改變[11]，通常在夏季和冬季會選擇<30°的緩坡，而在秋季則會選擇30°～60°的陡坡[12]，且在秦嶺南坡的活動數量明顯多于北坡[13-14]。

1.2 集群特征與活動規律

絕大多數秦嶺羚牛是集群活動，群體大小平均為 11只，且隨著季節發生變化，通常在夏季比其他3個季節的群體規模更大，由于夏季是羚牛的繁殖高峰期，聚集規模最高可達100只以上[8]。根據秦嶺羚牛的群體大小和結構，可分為家群、混合群、社群、聚集群和獨牛等5種類型[15]。其中，家群是羚牛集群的基本單位，社群則是羚牛群棲的主要類型，并且群體類型會隨季節和繁殖活動發生變化[15-16]。在群體的穩定性方面，家群最高，社群次之，聚集群最低。除集群活動外，也有羚牛單獨活動的現象，單獨活動的羚牛個體被稱為獨牛[13,15]。獨牛通常為雄性成年個體，偶爾也會看到雌性成年個體[15]。雄性獨牛在繁殖季節出現的比例較高，這可能有助于種群間的基因交流[15]。

秦嶺羚牛的采食活動主要集中在白天，但在夜間也會有活動。白天有3 個活動高峰時間段：06:00-08:00、10:00-12:00和18:00-20:00；夜間僅有一個活動高峰期：00:00-01:00[17]。秦嶺羚牛的采食活動受天氣因素影響較小，在陰雨或霧天仍可正常采食，但中雨以上的天氣會迫使采食終止[17]。此外，叫聲是秦嶺羚牛最主要的通訊方式，可以通過聲音使羚牛進行集群采食[18]。

1.3 采食習性

秦嶺羚牛的食性廣泛，所采食的植物可達161種，其中木本占62.7%，草本占32.9%，苔蘚和蕨類植物占4.4%；植物的嫩枝、莖、葉、花、果以及樹皮都可以作為其食物來源[19]。秦嶺羚牛所采食的植物種類隨季節發生變化，對所采食植物的部位也具有選擇性[19]。秦嶺羚牛會優先選擇蛋白質含量高，而纖維素含量低的植物部位，其中植物的葉片就是羚牛最喜歡采食的部位[13]。羚牛通常能夠在行走中進行采食，采食時不是用舌卷食，而是用上下唇扯斷植物的枝葉或用牙啃食木本植物的樹皮或嫩枝[18]。秦嶺羚牛的采食高度一般為40～220 cm，但在特殊情況下，也會采用后肢站立或壓枝采食，偶爾也會跪地、撞擊或騎樹采食[18]。羚牛的飲水行為與家牛類似，都是通過吞飲的方式進行，而不是用舌舔舐[18]。此外，秦嶺羚牛還有嗜鹽習性，通過舔舐巖鹽或含鹽量較高的泥土來補充身體所需的微量元素[20]。

1.4 繁殖生態及行為

秦嶺羚牛的性成熟年齡一般為雄性5.5歲，雌性4.5歲，但在不同個體間存在差異[21]。夏季6-8月是秦嶺羚牛的繁殖交配季，多集中于7月中上旬。雄性秦嶺羚牛的繁殖行為主要包括鳴叫、爭斗、嗅聞和卷唇、尾隨或追隨、親昵或頜壓、爬跨、交配等方式[21-22]。發情期較短，僅為7～ 10 d，交配行為主要集中在10:00-11:00和 14:30-18:00兩個時間段，交配持續時間很短，3～5 s即可完成[21]。妊娠期為8～9個月，于次年1-4月間產仔，與家牛一樣是單胎動物。產仔地選擇位于海拔2 000～2 400 m的針闊葉混交林下的箭竹林，且多為上坡位和向陽的竹林中[23]。

在繁殖季節，雄性羚牛存在兩種模式：社群中的雄牛和獨牛。社群中的雄牛在群體內擁有優先交配權，因此只需要守候群體中的雌牛發情期來臨；獨牛通過尾隨處于發情期的羚牛群，與社群中雄牛爭斗以獲得繁殖機會，而雌牛總是會選擇勝利方進行交配。在繁殖季節，獨牛出現的頻率更高，交配成功后，獨牛會選擇離開牛群，重新尋找下一次交配機會[24]。

2 秦嶺羚牛的分類學地位

羚牛隸屬于偶蹄目(Artiodactyla)、牛科(Bovidae)，由Hodgson于1850年在印度阿薩母的米什米丘陵采集到羚牛標本而命名[1]。羚牛的形態結構介于牛和羊之間，而其外形頭小尾短，又像羚羊，因此羚牛在牛科動物中所屬亞科爭論頗多。羚牛的染色體數(2n=52)與綿羊的染色體數(2n=54)雖然不一致，但它們的染色體臂數(NF=58)是一樣的[25]。羚牛與同羊、秦川牛的血清乳酸脫氫酶(Laetate dehydrogenase,LDH)同工酶[26]和血清蛋白電泳[27]的比較分析表明，羚牛與同羊的親緣關系更近。而麝牛(Ovibosmoschatus)是產于北美的一種介于牛羊之間的古老物種。盡管從外部形態和染色體組型上，羚牛與麝牛具有很大的相似性[28]，但二者線粒體細胞色素b基因(Cytochromeb,Cytb)序列的相似性不高[29]。

通過對羚牛、黃牛、山羊、綿羊、豬、斑馬、長頸鹿和駱駝等8種偶蹄類動物的Cytb基因序列差異比較分析并構建系統進化樹，發現羚牛與綿羊的親緣關系最近，山羊次之，表明羚牛與羊亞科的動物親緣關系最近[30]。基于秦嶺羚牛、山羊、綿羊、大角羊、家牛和水牛等6個物種的高度重復序列構建系統進化樹，表明羚牛與羊亞科物種的親緣關系更近[31]。對羚牛、山羊、綿羊、巖羚羊、斑羚、麝牛、牦牛、豬、斑馬和長頸鹿等10個物種的線粒體DNA(Mitochondrial DNA,mtDNA)序列差異比較分析，結果表明羚牛與綿羊的序列差異最小，山羊次之，與其他物種差異較大，表明羚牛與羊亞科物種的動物親緣關系最近[32]。最近的研究采用線粒體基因組全序列，對秦嶺羚牛、山羊、綿羊、巖羊、麝牛、斑羚、鬣羚、瞪羚、野豬、長頸鹿、林麝、黃牛和牦牛等13個物種構建系統進化樹，結果表明羚牛與山羊的親緣關系最近，應歸為羊亞科[33]。然而，關于羚牛的分類學地位還需要更多且更深入的研究來確證，尤其是全基因組的比較分析，這將有助于進一步明確羚牛的分類學地位。

3 秦嶺羚牛寄生蟲調查研究

寄生蟲感染對羚牛的危害非常大，嚴重時會導致死亡。通過對羚牛寄生蟲的調查，共發現16個種，隸屬于11個科，15個屬，包括羚牛圓線蟲(Taxicolostrongylusbudorcadis)、天全三叉圓線蟲(Trifurcastrongylustianguanus)、長刺彎圓線蟲(Varestrongyluslongispiculatus)、鹿網尾線蟲(Dictiocauluseckerti)、羊仰口線蟲(Bunostomumtrigonocephalus)、馬歇爾線蟲(Marshallagiasinkiangensis)、寧陜奧斯特線蟲(Ostertagianingshaanensis)、印度槽盤吸蟲(Ogmacotyleindica)、肝片形吸蟲(Fasciolahepatica)、同盤吸蟲(Paramphistomumsp.)、貝氏莫尼茨絳蟲(Monieziabenedeni)、擴展莫尼茨絳蟲(Monieziaexpensa)、細頸囊尾蚴(Cysticercustenuicollis)、腦多頭蚴(Coenuruscerebralis)、球蟲(Eimeriasp.)和顎虱(Linognathussp.)等[34]。

4 秦嶺羚牛的瘤胃微生物區系研究

羚牛瘤胃中的微生物直接參與消化和營養吸收，不同的微生物區系會產生不同的粗飼料利用率和消化代謝能力[35]。目前，瘤胃中的纖維分解菌主要包括白色瘤胃球菌、黃色瘤胃球菌、產琥珀酸絲狀桿菌等[36]。但由于從羚牛瘤胃中直接取樣比較困難，早期的主要采用羚牛糞便作為對象，從中分離出微生物進行研究。史懷平等[37]從羚牛新鮮糞便中分離鑒定出苛求芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌和栗褐芽孢桿菌。王強等[38]對圈養羚牛糞樣中3種纖維分解菌進行定量分析，發現產琥珀酸絲狀桿菌的數量最多，其次為白色瘤胃球菌，黃色瘤胃球菌最低。通過對秦嶺羚牛糞便中細菌16S rRNA進行克隆測序分析，發現這些細菌主要歸屬于厚壁菌門(Firmicutes)、擬桿菌門(Bacteroidetes)和變形菌門(Proteobacteria)[39]。為了篩選出高效的益生菌株，從羚牛糞便中分離鑒定出枯草芽孢桿菌(Bacillussubtilis)、解淀粉芽孢桿菌(Bacillusamyloliquefaciens)、沙福芽孢桿菌(Bacillussafensis)和短小芽孢桿菌(Bacilluspumilus)，均屬于芽孢桿菌屬[40]。

羚牛糞便中的微生物只是瘤胃微生物的一部分，不能準確反映出瘤胃微生物區系。近年來，越來越多的學者開始直接從瘤胃中采樣進行研究，以期獲得更為準確的瘤胃微生物種類。蘭阿峰等[41]對秦嶺羚牛瘤胃細菌16S rRNA克隆測序分析，發現這些細菌歸屬于7 門27 屬，主要為厚壁菌門(Firmicutes)和擬桿菌門(Bacteroidetes)，還包括纖維桿菌門(Fibrobacteres)、螺旋體門(Spirochaetes)、變形菌門(Proteobacteria)、粘膠球形菌門(Lentisphaerae)等。通過對秦嶺羚牛瘤胃產甲烷古菌的16S rRNA進行克隆測序分析，發現其歸屬于甲烷桿菌科(Methanobacteriaceae)、甲烷無酵母菌科(Methanomassiliicoccus)和甲烷鏈球菌科(Methanosarcinaceae)等3個科，都隸屬于廣域古菌門(Euryarchaeota)[42]。另有研究表明羚牛瘤胃微生物區系受季節和性別的影響較大[43]，這表明秦嶺羚牛瘤胃微生物種類多樣性豐富，主要與其食性和生存環境相關。

5 秦嶺羚牛的分子細胞生物學研究

5.1 秦嶺羚牛的遺傳多樣性分析

采用鄰近距離法和最大簡約法構建mtDNA D-loop序列的系統進化樹，結果表明甘肅南部與秦嶺山區的佛坪、太白、安康、戶縣和周至等地聚為一類，四川地區的唐家河、青川毛寨和天全等地聚為一類，而云南貢南地區單獨聚為一類，分別對應三個大的地理單元[44]，甘肅南部的羚牛很可能屬于秦嶺羚牛的一個分支[45]。通過對陜西省秦嶺羚牛3個野生種群mtDNA控制區357個堿基(Base pairs,bp)核苷酸片段的遺傳多樣性分析，共發現4個單倍型，單倍型間的平均遺傳距離為0.127，表明秦嶺羚牛群體mtDNA控制區序列遺傳多樣性偏低，群體間的基因交流較少，存在近親繁殖的可能[46]。

5.2 功能基因研究

有研究將羚牛糞便中分離出的菌株克隆獲得兩種纖維素酶基因CelL15和CelL73，并對這兩個基因進行原核表達研究[47]。另有研究對羚牛苦味受體3基因(Taste 2 receptor member 3,Tas2R3)進行克隆鑒定及生物信息學分析，發現其與綿羊、牛、狼、貓、褐家鼠、獼猴等哺乳動物的基因結構存在高度保守性，系統進化樹分析結果表明羚牛與綿羊的親緣關系最近，與褐家鼠的親緣關系最遠[48]，這與mtDNA的分析結果一致。

5.3 性別鑒定

通過設計特異性引物，對Y染色體性別決定基因(Sex determining region Y，Sry)進行PCR擴增，在雄性羚牛樣本中獲得一條230 bp的產物，而在雌性羚牛樣本中未見相應大小條帶，表明該方法可成功應用于羚牛的性別鑒定[49]。這為從野外羚牛糞便中提取DNA，鑒定其性別提供了很好的研究思路。

5.4 異種體細胞克隆

為了更好地保護羚牛這一珍稀野生動物，有研究者進行異種體細胞核移植的嘗試，采用羚牛耳成纖維細胞與去核牛卵母細胞融合而產生羚牛胚胎，結果表明牛-牛和牦牛-牛克隆的發育效率顯著高于羚牛-牛克隆，這與種內克隆的發育效率一般高于種間克隆的結論相一致[50]。

5.5 防盜獵技術研究

秦嶺野生動物非法盜獵時有發生，而盜獵者為躲避處罰，會將皮毛和胴體進行分離，這為鑒定工作帶來困難。有研究利用mtDNA的Cytb基因保守區域進行擴增，建立不同物種的基因條形碼，通過對待鑒定樣本與已知15種野生動物的Cytb基因保守區域序列進行比對和構建系統進化樹分析，進而鑒定未知樣本的種屬[51]，從而在分子水平對非法盜獵的野生動物進行鑒定。

6 秦嶺羚牛的人工圈養研究

6.1 秦嶺羚牛的人工飼養

羚牛幼仔初生質量約10 kg，出生后待胎毛干后即可獨立行走尋找母獸吃奶，8日齡時開始舔精料，刁青草，20日齡時開始反芻，3月齡斷奶，雙角開始微露，5月齡時與母獸分開單獨飼養，6月齡時雙角露出體表5 cm。飼喂以青飼料+精料+精料補充料作為混合飼料，每天補充蘋果或紅蘿卜以及礦物質飼料[52]。幼羚牛在人工飼喂精料時，不可一次飼喂過多，否則容易造成厭食，腹瀉等癥狀[53]。飼喂量應根據體質，體質量變化，糞便形態，食欲和運動水平來決定，變換飼料時要逐漸增減，不可突然變更[53]。野生羚牛在人工飼養條件下的適應過程是羚牛對外在環境的一種自身調節,其過程會帶來一定的應激反應，主要受到動物自身體質、地域氣候和食物的影響[54]。此外，圈養秦嶺羚牛的活動節律受氣溫影響較大,與野生種群存在差異[55]。

6.2 圈養羚牛的繁殖行為研究

圈養雌性羚牛性成熟年齡為3.5～4歲[52,56]，而雄性羚牛性成熟年齡為4～5歲[57]。每年的5月開始發情，到9月交配基本停止，發情周期約20 d，發情期可持續7～10 d[21]，妊娠期為 238～279 d[13]，主要集中在1-4月出生，3月出生的個體最多[13]。此外，還有專門針對圈養羚牛繁殖行為的觀察研究，包括發情、交配、分娩、哺育等[58-59]。

在動物學研究中將宏觀行為學與內分泌研究相結合，可以更為準確、細致地進行動物繁殖判定分析，已得到越來越廣泛的應用[60-62]。對野生動物血液、尿液或糞便中的生殖激素進行檢測分析，更有助于野生動物的繁殖監測管理[63]。有學者對美國動物園中的羚牛糞便進行檢測分析，發現雄性激素在5-8月間達到高峰，而雌性羚牛的發情期在6-12月，周期約為35 d[64]。這為圈養羚牛的繁殖學研究提供了新的研究思路。

6.3 圈養羚牛的寄生蟲調查研究

通過對陜西省珍稀野生動物搶救飼養研究中心收集的羚牛新鮮糞便進行檢測，共發現11種寄生蟲，分別為印度槽盤吸蟲(Ogmacotyleindica)、矛形歧腔吸蟲(Dicrocoeliumlanceatum)、貝氏莫尼茨絳蟲(Monieziabenedeni)、細頸囊尾蚴(Cysticercustenuicollis)、捻轉血矛線蟲(Haemonchuscontortus)、捻轉血矛線蟲(Haemonchuscontortus)、原圓線蟲(Protostrongylussp.)、仰口線蟲(Bunostomumsp.)、美麗筒線蟲(Gongylonemapulchrum)、艾美耳球蟲(Eimeriaspp.)、血蜱(Haemaphysalissp.)和毛虱(Trichodectessp.)等[65-66]。這些研究結果表明感染圈養秦嶺羚牛的寄生蟲種類豐富多樣，為防治寄生蟲病提供了試驗依據。

此外，還有研究對野生和圈養秦嶺羚牛糞便中的化學元素進行監測分析，發現圈養秦嶺羚牛糞便中的砷、鈷、鉻、銅、鎳和硒的濃度顯著高于野生秦嶺羚牛，圈養秦嶺羚牛糞便中的化學元素濃度隨季節變化，春季最低，冬季和秋季最高[67]。因此，在選擇羚牛的飼草料時，要盡量選擇無污染的食品原料。

7 展 望

相較于“秦嶺四寶”中的大熊貓、金絲猴和朱鹮，對于秦嶺羚牛的研究相對滯后。目前的研究主要集中在秦嶺羚牛的分布、生態、遺傳評價、繁殖行為和寄生蟲方面，但在分子遺傳和功能基因挖掘等方面的研究相對較少，在今后的研究中應該加強。而開展人工種群繁育與放歸，促進野外小群體的遺傳多樣性恢復也是保護珍稀物種的措施之一。通過人工繁育建立一定數量的人工種群，選擇合適的生境地點進行野外放歸，不僅有利于擴大秦嶺羚牛的分布區，還將使得野生種群數量增加，而且為系統開展秦嶺羚牛相關的基礎研究提供條件。人工圈養種群的建立，可以有效進行羚牛的飼養、繁殖和疾病等方面的研究，從而解決羚牛繁育過程中的技術問題，為人工干預野生羚牛的種群擴增提供理論依據。