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翘嘴鲌(Culter alburnus)群体遗传多样性及鲌亚科鱼类系统发生的研究

王伟  
【摘要】: 本研究以我国不同群体翘嘴鲌(Culter alburnus(Basilewsky))为研究对象,应用形态学方法、分子遗传标记技术逐层深入地对其群体遗传结构、地理群体划分、特异性分子标记的筛选和群体遗传多样性进行了较为全面的研究。同时,通过对线粒体控制区(D-LOOP)序列的分析,初步探讨了我国鲌亚科鱼类的系统发生关系,分析了鲌属、原鲌属的有效性,及其近缘种间的分类地位等问题。研究主要包括如下四个部分: 1不同群体翘嘴鲌形态差异分析 应用聚类分析、主成分分析和判别分析三种多元分析方法,比较研究了翘嘴鲌七个不同群体间的形态差异。试验鱼分别采自河南南湾水库(南湾,NW)、江苏太湖(太湖,TH)、黑龙江兴凯湖(兴凯湖,XKH)、湖北梁子湖(梁子湖,LZH)、湖北浮桥河水库(浮桥河,FQH)、四川三溪口水库(三溪口,SXK)和浙江湖州的一个养殖群体(CP)。聚类分析结果表明,七个群体可分为三支,南湾、兴凯湖、太湖和养殖群体之间的形态最为接近,首先聚为一支,梁子湖和三溪口群体聚为另一支,而浮桥河群体则相对独立为一支。主成分分析显示,可量数据和框架数据等3 1项形态特征中头部和尾部的长度对各群体间的差异贡献率最大,其中,太湖、梁子湖和三溪口群体间的差异最为显著。以判别分析建立的判别函数,对七个不同群体的判别准确率为:73.333%~100%(P1),81.481%~100%(P2),综合判别率为90%。分析结果显示翘嘴鲌七个不同群体在形态上已产生一定程度的差异,应用三种多元分析方法可以将各群体有效地区分开来。 2不同群体翘嘴鲌肌肉营养成分的差异 对六群体翘嘴鲌(四川三溪口水库群体因采样时间较晚,故未加以分析)肌肉生化组成的分析结果表明,各群体之间翘嘴鲌肌肉的水分、灰分和粗蛋白含量差异不显著(P0.05)。而养殖群体的粗脂肪含量显著高于其它五个野生群体(P0.05)。南湾水库群体的多不饱和脂肪酸和必需脂肪酸含量均最高,必需脂肪酸含量由高到低依次为南湾水库群体浮桥河水库群体兴凯湖群体梁子湖群体养殖群体太湖群体。氨基酸总含量由高到低依次为:太湖群体兴凯湖群体南湾水库群体梁子湖群体浮桥河水库群体养殖群体,而必需氨基酸含量的高低顺序为:太湖群体兴凯湖群体梁子湖群体南湾水库群体浮桥河水库群体养殖群体。相比之下,太湖群体的必需氨基酸指数(EAAI)最高,其次依次为:南湾水库群体梁子湖群体兴凯湖群体浮桥河水库群体养殖群体。各群体大多数必需氨基酸的氨基酸分(AAS)和化学分(CS)均大于1,仅兴凯湖群体的赖氨酸、苯丙氨酸+酪氨酸的AAS低于1,养殖群体的赖氨酸和缬氨酸的AAS和赖氨酸、蛋氨酸+半胱氨酸、苯丙氨酸+酪氨酸和缬氨酸的CS小于1,而成为各自的限制性氨基酸。综合所得的结果,野生群体的肌肉营养品质明显优于养殖群体,而野生群体中太湖、兴凯湖和南湾水库群体的肌肉品质相对较优。 3不同群体翘嘴鲌遗传多样性的研究 应用AFLP、ISSR标记技术和DNA序列(线粒体COⅡ、D-LOOP)分析技术,对我国不同地理群体翘嘴鲌的遗传结构和多样性进行了分析,并对各种标记的结果进行了横向的比较。研究发现,我国野生翘嘴鲌遗传多样性丰富,遗传结构合理,其中兴凯湖群体、南湾群体和太湖群体的遗传多样性要高于其他群体。各群体遗传特征呈现明显的南北差异,大致可分为两大区系,即南区和北区。南区包括三溪口群体和梁子湖群体,北区包括兴凯湖群体、南湾群体和太湖群体。同时发现,在翘嘴鲌的群体遗传学分析中,AFLP标记要略优于ISSR标记技术,而两种DNA序列均能提供一定的遗传信息,但相比之下线粒体D-LOOP序列由于其进化速率较快,变异位点多等特点,更适合用于翘嘴鲌群体间遗传结构的分析。因此,本研究进而应用AFLP和线粒体D-LOOP序列分析方法,比较了翘嘴鲌养殖群体和野生群体的遗传差异。AFLP七对引物在两个群体的50个样本中共扩增得到373个位点,平均多态位点比率44.12%。养殖群体的多态位点(37%)明显低于野生群体(51.21%)。表明养殖群体遗传多样性呈现出了下降的趋势。D-LOOP序列分析结果显示两个群体遗传分化程度较小(FST=0.08),显示两个群体有较近的亲缘关系。综上所述,遗传漂变、基因流和人工引种等随机事件可能对我国翘嘴鲌的遗传结构和遗传多样性有着一定的影响。 4鲌亚科鱼类系统发生研究 应用线粒体控制区序列对鲌亚科的系统发生关系进行了研究。以鲤亚科的鲤鱼和雅罗鱼亚科的草鱼的线粒体控制区的序列作为外群,构建了NJ、MP和BI树。分析结果支持鲌亚科为单系群,不支持鲌属为单系群。MP树结果显示鲌属和原鲌属混在一起聚为一支,其中翘嘴鲌、海南鲌和达氏鲌首先聚在一起,而蒙古鲌、拟尖头鲌与红鳍原鲌聚在一起。鲂属的团头鲂、三角鲂与鳊属的长春鳊聚为一支,再与鲌属和原鲌属聚合。而后华鳊属的大眼华鳊和■属的■依次并入。NJ树显示了与MP树相似的结果。BI树的结果显示鲌亚科鱼类主要分为三个分支。鲌属和原鲌属首先聚在一起成为第一分支;鲂属、鳊属和华鳊属组成第二分支,鳊属和华鳊属在这里显示了较近的亲缘关系。而錾■属则独立成为一支,系统树显示其与其他鲌亚科鱼类的亲缘关系相对较远。应用Cyt b基因序列对鲌亚科的单系性进行了验证,结果仍支持鲌亚科为单系群。另外,探讨了翘嘴鲌种名的有效性,支持将翘嘴红鲌改为翘嘴鲌。另外,应用ISSR技术和COⅡ基因序列,对四种形态相近的翘嘴鲌、海南鲌、达氏鲌和红鳍原鲌进行了种间的鉴定,结果ISSR图谱以及COⅡ序列差异均能将其很好的加以区分。 通过以上研究结果,本研究可以为我国翘嘴鲌种质资源的可持续发展利用及相关的管理政策的制定提供基础数据和理论依据,同时还可促进我国淡水鱼类遗传多样性的研究,提高种质鉴定水平。另外,进一步揭示了鲌亚科的几个广布属的系统发生,阐述了各属之间的进化关系,明确了一些有争议种名的有效性等问题。以期为鲌类系统发生、起源进化等问题提供更加可信、更加全面地参考资料。


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