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《中国海洋大学》 2011年
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西北太平洋两种海洋鱼类的分子系统地理学研究及分子标记在褐牙鲆增殖放流中的应用

宋娜  
【摘要】:本研究采用线粒体DNA和AFLP两种标记技术对西北太平洋地区的斑尾复虾虎鱼和竹荚鱼两种海洋鱼类系统地理格局进行了研究,采用分子标记技术比较了褐牙鲆养殖群体和野生群体的遗传多样性和遗传结构差异,并探讨了线粒体DNA和AFLP两种标记技术在褐牙鲆增殖放流中的应用,主要研究结果如下: 一、斑尾复虾虎鱼和竹荚鱼分子系统地理学研究 (1)利用形态学和遗传学方法探讨斑尾复虾虎鱼和矛尾复虾虎鱼的亲缘关系及矛尾复虾虎鱼物种命名的有效性。研究结果显示:两种虾虎鱼在量度特征上存在极显著的差异,但分节特征不存在显著差异;与斑尾复虾虎鱼相比,矛尾复虾虎鱼头长相对较小,而尾鳍相对较长。对两种虾虎鱼的线粒体DNA控制区片段序列进行比较分析,得到两种虾虎鱼的遗传距离仅为0.006,与种内距离相当;NJ和MP法构建的系统树也显示两种虾虎鱼间亲缘关系很近,两种间不存在显著差异。因此,矛尾复虾虎鱼并非有效物种,应为斑尾复虾虎鱼的同种异名。 (2)为检测斑尾复虾虎鱼的群体遗传多样性和遗传结构现状,探讨历史因素和现有的海洋环境因素对海洋鱼类群体遗传结构和动态历史的影响,我们分析了来自中国沿海的9个群体和韩国沿海的1个群体的共186个个体的线粒体DNA控制区的第一高变区的部分序列,研究结果显示,东海组群的遗传多样性高于其他地点;最小跨度树和NJ关系树的结果显示不存在与地理位置相对应的谱系结构;群体间存在遗传分化(φst=0.16;P0.01),斑尾复虾虎鱼在分布范围内存在IBD模式(r=0.53;P0.001);核苷酸不配对分布和中性检验分析的结果表明斑尾复虾虎鱼经历了近期群体扩张事件。 (3)应用AFLP分子标记技术对来自中国沿海的5个和韩国沿海的1个斑尾复虾虎鱼群体共91个个体进行研究,结果显示,斑尾复虾虎鱼群体呈现出较低的遗传多样性水平(h=0.067-0.088;I=0.105-0.140),AMOVA分析的结果显示90.54%的遗传变异来自于群体内,仅有9.46%的变异来自群体间;AFLP分子标记的结果并不支持斑尾复虾虎鱼存在地理隔离模式(r=0.10;P0.05),也没有检测到韩国群体与中国群体之间的遗传分化。 (4)为检测更新世气候变化对竹荚鱼系统地理格局的影响,我们采集了来自中国沿海的8个地理群体共186个个体,分析了线粒体DNA控制区长度为501bp的序列,研究结果显示,竹荚鱼8个群体都具有较高的单倍型多样度(h=0.9644-1.000),提示其具有较高的遗传多样性水平;最小跨度树和NJ关系树的结果显示不存在与地理位置相对应的谱系结构;分子方差分析和群体间遗传分化指数F_(st)值(F_(st)=-0.019-0.052)的结果显示竹荚鱼分布范围内不存在显著的遗传结构,中性检验(Fs=?24.579;P=0.000; D=-1.418;P=0.047)和核苷酸不配对分布分析结果表明竹荚鱼经历过晚更新世群体扩张事件。 (5)应用AFLP分子标记技术分析竹荚鱼6个群体共88个个体,结果显示,竹荚鱼具有较高的群体遗传多样性(h=0.107-0.210;I=0.176-0.325);分子方差分析和群体间遗传分化指数F_(st)值的结果显示竹荚鱼分布范围内不存在显著的遗传结构(F_(st)=0.016-0.107),6个群体之间的遗传分化水平均较低,两两群体间的基因流系数较大(Nm=2.087-15.326);竹荚鱼的UPGMA树拓扑结构比较简单,没有检测到与采样地点相对应的分支,不存在显著的谱系结构;AFLP分析的结果支持线粒体DNA控制区序列分析的结果。 二、分子标记在褐牙鲆增殖放流中的应用 (1)采集中国沿海的褐牙鲆8个养殖群体(包括3个增殖放流群体)和2个野生群体共215个个体,进行线粒体控制区第一高变区部分序列分析,结果显示,养殖群体的单倍型多样度(h=0.443-0.844)、核苷酸多样度(I=0.010-0.030)和两两序列差异碱基数(k=3.745-11.838),显著小于野生群体的单倍型多样度(h=0.987-0.989)、核苷酸多样度(I=0.031-0.032)和两两序列差异碱基数(k=12.320-12.718);养殖群体之间以及养殖群体和野生群体之间的遗传分化指数F_(st)的值都很大,表明其群体遗传分化水平很高,这可能由于亲鱼的数目过少以及近亲繁殖等原因造成的。 (2)线粒体DNA作为一种新型的标志技术,在本研究中得以应用并成功地鉴别出放流到自然海域中的养殖个体,但是因为亲鱼信息的欠缺,仍存在部分无法鉴定的个体,因此分子标记技术应用于增殖放流中,必须在了解褐牙鲆亲体及其F1代的遗传背景情况下,线粒体DNA和微卫星标记才可成功对增殖放流个体进行标记。 (3)为进一步检验褐牙鲆养殖群体和野生群体在核基因上的遗传差异,应用AFLP标记技术比较分析了中国沿海的4个养殖群体和2个野生群体,结果显示,养殖群体的Nei多样性指数(h=0.130-0.150)和Shannon多样性指数水平(I=0.201-0.236)与野生群体(h=0.123-0.136;I=0.199-0.220)并无显著差异,未检测到养殖群体存在遗传多样性降低的情况,这一结果与线粒体DNA研究的结果并不一致;基于Nei遗传距离构建的88个个体的UPGMA树显示,养殖群体之间存在一定的差异,主要表现在一些小的分支的存在,野生群体与养殖群体的个体相互混杂,并无明显分支;养殖群体和野生群体之间较大的Fst值暗示中国沿海的褐牙鲆养殖群体与野生群体相比较已经产生了一定程度的遗传分化。
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