秦岭羚牛的保护生物学研究进展

李安宁，邱 菊，郑 燕，李一丹，郭 睿，贾康胜，雷颖虎，昝林森,

(1.西北农林科技大学 动物科技学院，陕西杨凌 712100；2.陕西省林业科学院 珍稀野生动物抢救饲养研究中心，陕西周至 710402)

羚牛(Budorcastaxicolor)是亚洲的特有物种，主要分布于中国西南、西北地区，尼泊尔、缅甸、印度和不丹等地[1]。按照一属一种来分，包括秦岭亚种(B.t.bedfordi)、四川亚种(B.t.tibetana)、指名亚种(B.t.taxicolor)和不丹亚种(B.t.whitei)等4个亚种，其中秦岭亚种和四川亚种为中国所特有[2]。羚牛，也称作扭角羚、牛羚、野牛等，是国家一级重点保护动物，被列入濒危级保护动物，并被世界自然保护联盟(International Union for Conservation of Nature,IUCN)列为易危级物种[3]。

秦岭羚牛亚种(简称秦岭羚牛)，别名金毛扭角羚，是四个亚种中体型最大且毛色最为漂亮的一种，具有典型的性二型特征。雄性个体体质量350kg左右，毛色为黄白色或金黄色，而雌性个体体质量250kg左右，毛色多为白色或灰白色[4]。秦岭羚牛与大熊猫(Ailuropodamelanoleuca)、金丝猴(Pygathrixroxellana)、朱鹮(Nipponianippon)并称 “秦岭四宝”，享誉全球。然而，目前秦岭羚牛的种群数量不超过6000头。随着适宜生境面积的不断减少，秦岭羚牛种群规模逐渐变小，近亲繁殖、遗传漂变等发生的可能性增加，将加速小种群的灭绝速度。本文从生态学、分类学地位、寄生虫病、瘤胃微生物区系、功能基因挖掘及人工圈养等方面展现秦岭羚牛的研究现状，以期为秦岭羚牛的保护和管理提供参考，并为进一步的深入研究提供依据。

1 秦岭羚牛的生态学研究

1.1 地理分布及栖息地

秦岭羚牛仅存在于中国陕西省西南部的秦岭山脉(北纬32°～34°，东经106°～110°)，主要分布在太白县、佛坪县、周至县、洋县、宁陕县[5-6]。此外，在宁强县、凤县、留坝县、眉县、石泉县、柞水县、蓝田县、镇安县、略阳县、勉县、城固县、商县等地也有分布[2,4,7]。

秦岭羚牛主要栖息于海拔1 200～3 500 m的落叶阔叶林、针阔叶混交林、亚高山针叶林及灌丛草甸中[2,8]，偶尔也能看到少量羚牛在海拔 700 m左右的区域活动[9]。秦岭羚牛随着季节更替会进行迁移活动，通常夏季在高海拔2 200～ 2 900 m的洼地、山顶平台、山间缓坡等地栖息；冬季在中海拔1 900～2 400 m的山顶平台、缓坡处等区域越冬[7]；而春秋两季则会下移至低海拔1 300～1 900 m的地方活动[10]。另外，秦岭羚牛对栖息地坡度和坡向的选择也会随季节变化而发生改变[11]，通常在夏季和冬季会选择<30°的缓坡，而在秋季则会选择30°～60°的陡坡[12]，且在秦岭南坡的活动数量明显多于北坡[13-14]。

1.2 集群特征与活动规律

绝大多数秦岭羚牛是集群活动，群体大小平均为 11只，且随着季节发生变化，通常在夏季比其他3个季节的群体规模更大，由于夏季是羚牛的繁殖高峰期，聚集规模最高可达100只以上[8]。根据秦岭羚牛的群体大小和结构，可分为家群、混合群、社群、聚集群和独牛等5种类型[15]。其中，家群是羚牛集群的基本单位，社群则是羚牛群栖的主要类型，并且群体类型会随季节和繁殖活动发生变化[15-16]。在群体的稳定性方面，家群最高，社群次之，聚集群最低。除集群活动外，也有羚牛单独活动的现象，单独活动的羚牛个体被称为独牛[13,15]。独牛通常为雄性成年个体，偶尔也会看到雌性成年个体[15]。雄性独牛在繁殖季节出现的比例较高，这可能有助于种群间的基因交流[15]。

秦岭羚牛的采食活动主要集中在白天，但在夜间也会有活动。白天有3 个活动高峰时间段：06:00-08:00、10:00-12:00和18:00-20:00；夜间仅有一个活动高峰期：00:00-01:00[17]。秦岭羚牛的采食活动受天气因素影响较小，在阴雨或雾天仍可正常采食，但中雨以上的天气会迫使采食终止[17]。此外，叫声是秦岭羚牛最主要的通讯方式，可以通过声音使羚牛进行集群采食[18]。

1.3 采食习性

秦岭羚牛的食性广泛，所采食的植物可达161种，其中木本占62.7%，草本占32.9%，苔藓和蕨类植物占4.4%；植物的嫩枝、茎、叶、花、果以及树皮都可以作为其食物来源[19]。秦岭羚牛所采食的植物种类随季节发生变化，对所采食植物的部位也具有选择性[19]。秦岭羚牛会优先选择蛋白质含量高，而纤维素含量低的植物部位，其中植物的叶片就是羚牛最喜欢采食的部位[13]。羚牛通常能够在行走中进行采食，采食时不是用舌卷食，而是用上下唇扯断植物的枝叶或用牙啃食木本植物的树皮或嫩枝[18]。秦岭羚牛的采食高度一般为40～220 cm，但在特殊情况下，也会采用后肢站立或压枝采食，偶尔也会跪地、撞击或骑树采食[18]。羚牛的饮水行为与家牛类似，都是通过吞饮的方式进行，而不是用舌舔舐[18]。此外，秦岭羚牛还有嗜盐习性，通过舔舐岩盐或含盐量较高的泥土来补充身体所需的微量元素[20]。

1.4 繁殖生态及行为

秦岭羚牛的性成熟年龄一般为雄性5.5岁，雌性4.5岁，但在不同个体间存在差异[21]。夏季6-8月是秦岭羚牛的繁殖交配季，多集中于7月中上旬。雄性秦岭羚牛的繁殖行为主要包括鸣叫、争斗、嗅闻和卷唇、尾随或追随、亲昵或颌压、爬跨、交配等方式[21-22]。发情期较短，仅为7～ 10 d，交配行为主要集中在10:00-11:00和 14:30-18:00两个时间段，交配持续时间很短，3～5 s即可完成[21]。妊娠期为8～9个月，于次年1-4月间产仔，与家牛一样是单胎动物。产仔地选择位于海拔2 000～2 400 m的针阔叶混交林下的箭竹林，且多为上坡位和向阳的竹林中[23]。

在繁殖季节，雄性羚牛存在两种模式：社群中的雄牛和独牛。社群中的雄牛在群体内拥有优先交配权，因此只需要守候群体中的雌牛发情期来临；独牛通过尾随处于发情期的羚牛群，与社群中雄牛争斗以获得繁殖机会，而雌牛总是会选择胜利方进行交配。在繁殖季节，独牛出现的频率更高，交配成功后，独牛会选择离开牛群，重新寻找下一次交配机会[24]。

2 秦岭羚牛的分类学地位

羚牛隶属于偶蹄目(Artiodactyla)、牛科(Bovidae)，由Hodgson于1850年在印度阿萨母的米什米丘陵采集到羚牛标本而命名[1]。羚牛的形态结构介于牛和羊之间，而其外形头小尾短，又像羚羊，因此羚牛在牛科动物中所属亚科争论颇多。羚牛的染色体数(2n=52)与绵羊的染色体数(2n=54)虽然不一致，但它们的染色体臂数(NF=58)是一样的[25]。羚牛与同羊、秦川牛的血清乳酸脱氢酶(Laetate dehydrogenase,LDH)同工酶[26]和血清蛋白电泳[27]的比较分析表明，羚牛与同羊的亲缘关系更近。而麝牛(Ovibosmoschatus)是产于北美的一种介于牛羊之间的古老物种。尽管从外部形态和染色体组型上，羚牛与麝牛具有很大的相似性[28]，但二者线粒体细胞色素b基因(Cytochromeb,Cytb)序列的相似性不高[29]。

通过对羚牛、黄牛、山羊、绵羊、猪、斑马、长颈鹿和骆驼等8种偶蹄类动物的Cytb基因序列差异比较分析并构建系统进化树，发现羚牛与绵羊的亲缘关系最近，山羊次之，表明羚牛与羊亚科的动物亲缘关系最近[30]。基于秦岭羚牛、山羊、绵羊、大角羊、家牛和水牛等6个物种的高度重复序列构建系统进化树，表明羚牛与羊亚科物种的亲缘关系更近[31]。对羚牛、山羊、绵羊、岩羚羊、斑羚、麝牛、牦牛、猪、斑马和长颈鹿等10个物种的线粒体DNA(Mitochondrial DNA,mtDNA)序列差异比较分析，结果表明羚牛与绵羊的序列差异最小，山羊次之，与其他物种差异较大，表明羚牛与羊亚科物种的动物亲缘关系最近[32]。最近的研究采用线粒体基因组全序列，对秦岭羚牛、山羊、绵羊、岩羊、麝牛、斑羚、鬣羚、瞪羚、野猪、长颈鹿、林麝、黄牛和牦牛等13个物种构建系统进化树，结果表明羚牛与山羊的亲缘关系最近，应归为羊亚科[33]。然而，关于羚牛的分类学地位还需要更多且更深入的研究来确证，尤其是全基因组的比较分析，这将有助于进一步明确羚牛的分类学地位。

3 秦岭羚牛寄生虫调查研究

寄生虫感染对羚牛的危害非常大，严重时会导致死亡。通过对羚牛寄生虫的调查，共发现16个种，隶属于11个科，15个属，包括羚牛圆线虫(Taxicolostrongylusbudorcadis)、天全三叉圆线虫(Trifurcastrongylustianguanus)、长刺弯圆线虫(Varestrongyluslongispiculatus)、鹿网尾线虫(Dictiocauluseckerti)、羊仰口线虫(Bunostomumtrigonocephalus)、马歇尔线虫(Marshallagiasinkiangensis)、宁陕奥斯特线虫(Ostertagianingshaanensis)、印度槽盘吸虫(Ogmacotyleindica)、肝片形吸虫(Fasciolahepatica)、同盘吸虫(Paramphistomumsp.)、贝氏莫尼茨绦虫(Monieziabenedeni)、扩展莫尼茨绦虫(Monieziaexpensa)、细颈囊尾蚴(Cysticercustenuicollis)、脑多头蚴(Coenuruscerebralis)、球虫(Eimeriasp.)和颚虱(Linognathussp.)等[34]。

4 秦岭羚牛的瘤胃微生物区系研究

羚牛瘤胃中的微生物直接参与消化和营养吸收，不同的微生物区系会产生不同的粗饲料利用率和消化代谢能力[35]。目前，瘤胃中的纤维分解菌主要包括白色瘤胃球菌、黄色瘤胃球菌、产琥珀酸丝状杆菌等[36]。但由于从羚牛瘤胃中直接取样比较困难，早期的主要采用羚牛粪便作为对象，从中分离出微生物进行研究。史怀平等[37]从羚牛新鲜粪便中分离鉴定出苛求芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌和栗褐芽孢杆菌。王强等[38]对圈养羚牛粪样中3种纤维分解菌进行定量分析，发现产琥珀酸丝状杆菌的数量最多，其次为白色瘤胃球菌，黄色瘤胃球菌最低。通过对秦岭羚牛粪便中细菌16S rRNA进行克隆测序分析，发现这些细菌主要归属于厚壁菌门(Firmicutes)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和变形菌门(Proteobacteria)[39]。为了筛选出高效的益生菌株，从羚牛粪便中分离鉴定出枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)、解淀粉芽孢杆菌(Bacillusamyloliquefaciens)、沙福芽孢杆菌(Bacillussafensis)和短小芽孢杆菌(Bacilluspumilus)，均属于芽孢杆菌属[40]。

羚牛粪便中的微生物只是瘤胃微生物的一部分，不能准确反映出瘤胃微生物区系。近年来，越来越多的学者开始直接从瘤胃中采样进行研究，以期获得更为准确的瘤胃微生物种类。兰阿峰等[41]对秦岭羚牛瘤胃细菌16S rRNA克隆测序分析，发现这些细菌归属于7 门27 属，主要为厚壁菌门(Firmicutes)和拟杆菌门(Bacteroidetes)，还包括纤维杆菌门(Fibrobacteres)、螺旋体门(Spirochaetes)、变形菌门(Proteobacteria)、粘胶球形菌门(Lentisphaerae)等。通过对秦岭羚牛瘤胃产甲烷古菌的16S rRNA进行克隆测序分析，发现其归属于甲烷杆菌科(Methanobacteriaceae)、甲烷无酵母菌科(Methanomassiliicoccus)和甲烷链球菌科(Methanosarcinaceae)等3个科，都隶属于广域古菌门(Euryarchaeota)[42]。另有研究表明羚牛瘤胃微生物区系受季节和性别的影响较大[43]，这表明秦岭羚牛瘤胃微生物种类多样性丰富，主要与其食性和生存环境相关。

5 秦岭羚牛的分子细胞生物学研究

5.1 秦岭羚牛的遗传多样性分析

采用邻近距离法和最大简约法构建mtDNA D-loop序列的系统进化树，结果表明甘肃南部与秦岭山区的佛坪、太白、安康、户县和周至等地聚为一类，四川地区的唐家河、青川毛寨和天全等地聚为一类，而云南贡南地区单独聚为一类，分别对应三个大的地理单元[44]，甘肃南部的羚牛很可能属于秦岭羚牛的一个分支[45]。通过对陕西省秦岭羚牛3个野生种群mtDNA控制区357个碱基(Base pairs,bp)核苷酸片段的遗传多样性分析，共发现4个单倍型，单倍型间的平均遗传距离为0.127，表明秦岭羚牛群体mtDNA控制区序列遗传多样性偏低，群体间的基因交流较少，存在近亲繁殖的可能[46]。

5.2 功能基因研究

有研究将羚牛粪便中分离出的菌株克隆获得两种纤维素酶基因CelL15和CelL73，并对这两个基因进行原核表达研究[47]。另有研究对羚牛苦味受体3基因(Taste 2 receptor member 3,Tas2R3)进行克隆鉴定及生物信息学分析，发现其与绵羊、牛、狼、猫、褐家鼠、猕猴等哺乳动物的基因结构存在高度保守性，系统进化树分析结果表明羚牛与绵羊的亲缘关系最近，与褐家鼠的亲缘关系最远[48]，这与mtDNA的分析结果一致。

5.3 性别鉴定

通过设计特异性引物，对Y染色体性别决定基因(Sex determining region Y，Sry)进行PCR扩增，在雄性羚牛样本中获得一条230 bp的产物，而在雌性羚牛样本中未见相应大小条带，表明该方法可成功应用于羚牛的性别鉴定[49]。这为从野外羚牛粪便中提取DNA，鉴定其性别提供了很好的研究思路。

5.4 异种体细胞克隆

为了更好地保护羚牛这一珍稀野生动物，有研究者进行异种体细胞核移植的尝试，采用羚牛耳成纤维细胞与去核牛卵母细胞融合而产生羚牛胚胎，结果表明牛-牛和牦牛-牛克隆的发育效率显著高于羚牛-牛克隆，这与种内克隆的发育效率一般高于种间克隆的结论相一致[50]。

5.5 防盗猎技术研究

秦岭野生动物非法盗猎时有发生，而盗猎者为躲避处罚，会将皮毛和胴体进行分离，这为鉴定工作带来困难。有研究利用mtDNA的Cytb基因保守区域进行扩增，建立不同物种的基因条形码，通过对待鉴定样本与已知15种野生动物的Cytb基因保守区域序列进行比对和构建系统进化树分析，进而鉴定未知样本的种属[51]，从而在分子水平对非法盗猎的野生动物进行鉴定。

6 秦岭羚牛的人工圈养研究

6.1 秦岭羚牛的人工饲养

羚牛幼仔初生质量约10 kg，出生后待胎毛干后即可独立行走寻找母兽吃奶，8日龄时开始舔精料，刁青草，20日龄时开始反刍，3月龄断奶，双角开始微露，5月龄时与母兽分开单独饲养，6月龄时双角露出体表5 cm。饲喂以青饲料+精料+精料补充料作为混合饲料，每天补充苹果或红萝卜以及矿物质饲料[52]。幼羚牛在人工饲喂精料时，不可一次饲喂过多，否则容易造成厌食，腹泻等症状[53]。饲喂量应根据体质，体质量变化，粪便形态，食欲和运动水平来决定，变换饲料时要逐渐增减，不可突然变更[53]。野生羚牛在人工饲养条件下的适应过程是羚牛对外在环境的一种自身调节,其过程会带来一定的应激反应，主要受到动物自身体质、地域气候和食物的影响[54]。此外，圈养秦岭羚牛的活动节律受气温影响较大,与野生种群存在差异[55]。

6.2 圈养羚牛的繁殖行为研究

圈养雌性羚牛性成熟年龄为3.5～4岁[52,56]，而雄性羚牛性成熟年龄为4～5岁[57]。每年的5月开始发情，到9月交配基本停止，发情周期约20 d，发情期可持续7～10 d[21]，妊娠期为 238～279 d[13]，主要集中在1-4月出生，3月出生的个体最多[13]。此外，还有专门针对圈养羚牛繁殖行为的观察研究，包括发情、交配、分娩、哺育等[58-59]。

在动物学研究中将宏观行为学与内分泌研究相结合，可以更为准确、细致地进行动物繁殖判定分析，已得到越来越广泛的应用[60-62]。对野生动物血液、尿液或粪便中的生殖激素进行检测分析，更有助于野生动物的繁殖监测管理[63]。有学者对美国动物园中的羚牛粪便进行检测分析，发现雄性激素在5-8月间达到高峰，而雌性羚牛的发情期在6-12月，周期约为35 d[64]。这为圈养羚牛的繁殖学研究提供了新的研究思路。

6.3 圈养羚牛的寄生虫调查研究

通过对陕西省珍稀野生动物抢救饲养研究中心收集的羚牛新鲜粪便进行检测，共发现11种寄生虫，分别为印度槽盘吸虫(Ogmacotyleindica)、矛形歧腔吸虫(Dicrocoeliumlanceatum)、贝氏莫尼茨绦虫(Monieziabenedeni)、细颈囊尾蚴(Cysticercustenuicollis)、捻转血矛线虫(Haemonchuscontortus)、捻转血矛线虫(Haemonchuscontortus)、原圆线虫(Protostrongylussp.)、仰口线虫(Bunostomumsp.)、美丽筒线虫(Gongylonemapulchrum)、艾美耳球虫(Eimeriaspp.)、血蜱(Haemaphysalissp.)和毛虱(Trichodectessp.)等[65-66]。这些研究结果表明感染圈养秦岭羚牛的寄生虫种类丰富多样，为防治寄生虫病提供了试验依据。

此外，还有研究对野生和圈养秦岭羚牛粪便中的化学元素进行监测分析，发现圈养秦岭羚牛粪便中的砷、钴、铬、铜、镍和硒的浓度显著高于野生秦岭羚牛，圈养秦岭羚牛粪便中的化学元素浓度随季节变化，春季最低，冬季和秋季最高[67]。因此，在选择羚牛的饲草料时，要尽量选择无污染的食品原料。

7 展 望

相较于“秦岭四宝”中的大熊猫、金丝猴和朱鹮，对于秦岭羚牛的研究相对滞后。目前的研究主要集中在秦岭羚牛的分布、生态、遗传评价、繁殖行为和寄生虫方面，但在分子遗传和功能基因挖掘等方面的研究相对较少，在今后的研究中应该加强。而开展人工种群繁育与放归，促进野外小群体的遗传多样性恢复也是保护珍稀物种的措施之一。通过人工繁育建立一定数量的人工种群，选择合适的生境地点进行野外放归，不仅有利于扩大秦岭羚牛的分布区，还将使得野生种群数量增加，而且为系统开展秦岭羚牛相关的基础研究提供条件。人工圈养种群的建立，可以有效进行羚牛的饲养、繁殖和疾病等方面的研究，从而解决羚牛繁育过程中的技术问题，为人工干预野生羚牛的种群扩增提供理论依据。