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《中国海洋大学》 2013年
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西北太平洋两种卵胎生鱼类(许氏平鲉和褐菖鲉)的分子系统地理学研究

张辉  
【摘要】:许氏平鲉和褐菖鲉为西北太平洋两种重要的卵胎生海洋经济鱼类。本研究综合运用形态学、耳石形态学、线粒体DNA控制区序列、AFLP标记和微卫星标记等多种方法,系统开展了许氏平鲉和褐菖鲉的遗传多样性和群体遗传结构及分子系统地理格局研究。主要研究结果如下: 一、许氏平鲉分子系统地理学研究 (1)应用单因子方差分析、判别分析和主成分分析等统计分析方法对采自烟台、连云港、日照、丹东、青岛、大连、威海、胶南和日本青森9个许氏平鲉群体244个个体的15个可量性状和11个可数性状进行比较研究。单因子方差分析结果显示日本青森群体与中国群体间存在较大差异,8个中国群体之间形态差异不显著;判别分析结果显示青森群体判别正确率为96.0%,9个群体综合判别正确率为80.7%;主成分分析结果显示前4个主成分累积贡献率为72.3%,前2个主成分主要反映鱼体头部和躯干部形态差异。 (2)对中国近海8个许氏平鲉群体共228个个体的9个耳石形状指标(圆度、形态因子、环率、矩形趋近率、椭圆率、半径比、Feret比、幅形比、面密度)进行单因子方差分析、判别分析、主成分分析等统计分析,并与傅里叶分析结果进行比较。单因子方差分析结果显示,丹东群体和日照群体的9个指标存在显著差异,荣成群体和胶南、青岛、乳山三个群体分别存在9个指标的显著差异,胶南群体和乳山群体存在9个指标差异不显著(P0.05);第一主成分和第二主成分解释了约72%的形态差异;9个指标在判别分析中的综合判别正确率为64.9%。傅里叶分析结果显示综合判别正确率为43.8%,较第一种方法降低21.1%,9个主成分指标解释了89.2%的形态差异。多元统计分析及傅里叶分析结果均表明中国近海许氏平鲉群体之间形态差异不显著。 (3)对许氏平鲉线粒体控制区全序列结构进行了分析。我们检测到了两个TAS和cTAS及保守的CSB-F、CSB-E、CSB-D、CSB1、CSB2和CSB3区。结果表明,许氏平鲉线粒体控制区序列结构与大部分海洋鱼类类似,不同的是含有两个TAS和cTAS区。所有个体的CSB1、CSB2和CSB3序列分别一致,这与大多数硬骨鱼类结果并不一致。 (4)许氏平鲉是能够利用漂流海藻群生活的代表性鱼类之一,随着海藻群漂流的仔稚鱼使许氏平鲉各群体之间能够进行基因交流。我们对中日沿海的13个许氏平鲉群体进行了控制区序列分析,发现各群体的遗传多样性中等偏高。NJ系统发育树未显示明显的谱系结构,AMOVA分析、FST和确切P检验结果表明许氏平鲉各群体之间的遗传差异较小,LAMARC结果也提示各群体之间存在较强的基因流。核苷酸不配对分布和中性检验表明许氏平鲉经历了更新世晚期的群体扩张事件。 (5)对许氏平鲉9个群体共180个个体的AFLP分析结果显示,许氏平鲉遗传多样性较高;AMOVA分析和群体间FST值的结果显示许氏平鲉在其分布范围内不存在显著的遗传结构,9个群体间的遗传分化水平均较低;基于Nei遗传距离构建的UPGMA树中没有检测到与采样地点相对应的分支,不存在明显的谱系结构;STRUCTURE分析结果显示所有许氏平鲉群体共享一个基因库。 (6)利用8对微卫星引物对中日沿海9个许氏平鲉群体的220个个体进行了遗传多样性和群体遗传结构研究。结果表明:许氏平鲉群体的观测杂合度和多态位点信息含量值较高,呈现较高的遗传多样性。AMOVA分析、FST和确切P检验结果与AFLP结果相同,也显示许氏平鲉各群体之间的遗传差异较小;基于Nei遗传距离构建的UPGMA树中没有检测到与采样地点相对应的分支,不存在明显的谱系结构;STRUCTURE结果显示所有许氏平鲉群体共享一个基因库。 二、褐菖鲉分子系统地理学研究 (1)应用统计分析方法对采自中国沿海(惠州和海口)和日本沿海(横须贺和伯方岛)褐菖鲉群体的14个可量性状和11个可数性状特征进行比较研究。单因子方差分析结果显示伯方岛群体和横须贺群体间的9个指标差异不显著,与惠州群体的12个指标存在显著性差异;判别分析结果显示惠州群体判别正确率为100%,4个群体综合判别正确率为90.35%;主成分分析结果显示前4个主成分累积贡献率为53.98%,第一主成分主要反映鱼体躯干部特征,第二主成分主要反映鱼体头部和尾部特征;聚类分析结果显示日本群体聚为一支,中国群体聚为另一支。结果表明褐菖鲉中、日群体间形态差异显著。 (2)利用统计分析方法对中、日4个褐菖鲉群体耳石的9个形状指标和77个椭圆傅里叶参数进行分析。判别分析结果显示中、日褐菖鲉群体判别正确率在75%~100%之间,综合判别正确率为91.1%;聚类分析结果显示中国惠州和海口的褐菖鲉群体聚为一支,日本横须贺和伯方岛群体聚为另一支;主成分分析结果显示较少的耳石形态变量即可用于褐菖鲉群体分化研究。结果表明中、日褐菖鲉群体在耳石形态上差异显著。 (3)对中日沿海的16个褐菖鲉群体进行了控制区序列分析,结果发现各群体的遗传多样性中等偏高。NJ系统发育关系未呈现明显的谱系结构;AMOVA分析、FST和确切P检验结果显示许氏平鲉各群体之间的遗传差异较小,LAMARC结果提示各群体间存在较强的基因流。核苷酸不配对分布和中性检验表明褐菖鲉经历了更新世晚期的群体扩张事件。 (4)对褐菖鲉8个群体共144个个体进行的AFLP分析结果显示,许氏平鲉具有较高的遗传多样性;AMOVA分析和群体间FST值的结果显示许氏平鲉分布范围内不存在显著的遗传结构,8个群体之间的遗传分化较小;基于Nei遗传距离构建的UPGMA树中没有检测到与采样地点相对应的分支,不存在明显的谱系结构;STRUCTURE分析结果显示所有许氏平鲉群体共享一个基因库。 (5)运用高通量测序技术,筛选得到48对褐菖鲉微卫星引物,其中9对具有较高的种内多态。对威海群体的24个褐菖鲉个体进行了微卫星分析,结果表明:9对微卫星引物的等位基因数目为4-12,观测杂合度在0.190-0.625之间;其中6对引物显著偏离哈迪温伯格平衡,经检测是由于无效等位基因引起的。因此,上述9对引物适合进一步开展褐菖鲉的群体遗传学研究。 三、基于DNA条形码的平鲉属鱼类鉴定有效性研究 DNA条形码在物种鉴定中发挥了越来越重要的作用。本研究利用DNA条形码对中国沿海8种平鲉属鱼类进行鉴定。结果表明:8种平鲉属鱼类种内遗传距离小于种间差异水平,符合10×法则;基于NJ法、MP法、ML法以及贝叶斯方法构建的系统发育树显示各鱼种以较高的支持率聚为一支。除条平鲉(S.trivittatus)外,基于COI基因序列构建的系统树与形态学研究结果相一致。
【学位授予单位】:中国海洋大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:Q958.8

【参考文献】
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