不同地区不同体色养殖线围沙蚕（Perinereis linea）的分类学与遗传多样性研究

【摘要】：围沙蚕属(Perinereis)在我国近海海域有着广泛的分布,它隶属于沙蚕亚科(Nereidinae),围沙蚕属中有许多经济种,在营养饵料中有很高的经济价值,如:双齿围沙蚕(Perinereis aibuhitensis),多齿围沙蚕(Perinereis nuntia)。同时沙蚕作为多毛纲动物的模式动物有着极高的研究价值。根据许多关于围沙蚕属物种的研究发现,在自然环境中采集的野生沙蚕个体体色均为绿色,而在养殖场繁育的沙蚕有绿色和红色两种体色的沙蚕,两种体色的围沙蚕是否为同一物种界限国内外尚不十分明确,有待研究。在形态分类上,沙蚕分为头部、躯干部和尾部,躯干部每一体节均具有成对分布的疣足并有成束的刚毛,其中沙蚕吻部口环和颚环的颚齿形状及数量是重要的分类特征。但在国内围沙蚕属的形态学鉴定领域,国内一直遵循着《中国动物志》进行形态学分类,但随着时间推移,很多物种的形态学依据已经被重新划分,但很多国内的学者依旧根据以前的形态学数据进行围沙蚕属的物种分类,导致很多围沙蚕属的种类被错误的划分,并使围沙蚕属的基因库和形态学数据十分杂乱,也耗费了大量人力物力。所以我们不能再依靠以前的形态学数据进行物种的分类,根据国外学者2021年的最新研究发现,作者对中国沿海地区的曾经被鉴定为双齿围沙蚕(Perinereis aibuhitensis)的物种进行了重新分类,并将中国沿海地区的部分沙蚕重新鉴定为线围沙蚕(Perinereis linea)。为探究两种体色(红色、绿色)围沙蚕是否为同一物种,以及探究中国不同沿海海区沙蚕种群的分类地位是否存在混淆,本实验将通过对分布在中国不同海区沿岸的沙蚕种群(样品分别来自广西北海合浦、辽宁葫芦岛兴城、浙江宁波台州、湛江硇洲岛)四个沙蚕种群(其中采自葫芦岛的沙蚕样本为野生种,其余三个地区采集的沙蚕为养殖种)按照体色不同分为七个实验组,分别是广西红沙蚕(GXH)、广西绿沙蚕(GXL)、葫芦岛绿沙蚕(HLD)、湛江红沙蚕(ZAJH)、湛江绿沙蚕(ZAJL)、浙江红沙蚕(ZEJH)、浙江绿沙蚕(ZEJL),将七个实验组用形态学观察和分子标记法相结合,通过在解剖镜下对各海区的沙蚕实验样本进行形态特征观察、与围沙蚕属相似物种进行形态特征对比,并根据最新的围沙蚕属形态学分类以判断实验组的种属。根据线粒体基因及核基因在系统发育学中的地位,从中选取了COI线粒体DNA、16SrRNA、18SrRNA、28SrRNA和H3基因作为实验基因,进行了DNA提取、扩增和数据分析,通过和Gen Bank中收录的围沙蚕属其他物种基因序列进行比对,结合形态学鉴定结果,来判断4个海区沙蚕样本的种属及同一地区两种体色沙蚕是否为同一物种,并探究这些沙蚕群体间和群体内的遗传多样性,结果表明:(1)从形态学角度:本实验共鉴定了4个不同海区7个实验组共130尾沙蚕样品,在解剖镜下对7组实验样本口前端进行形态学观察。根据对样本沙蚕背面、腹面的颚齿数量及形状大小、疣足和刚毛特点,其在形态与P.linea模式种相一致。不同海区两种体色沙蚕实验样品形态学均一致。故将这七组实验组在形态上暂时鉴定为P.linea。(2)从分子发育学角度:本实验对7组实验种群共105条个体进行了DNA的提取及线粒体基因和核基因的扩增。基于线粒体基因的结果为:7组实验种群的线粒体COI基因共有21种单倍型,且其中共享单倍型较多,COI群体单倍型多样性为0.248-0.886,核苷酸多样性为0.00146-0.00598,差异不显著(p0.1);16r DNA共有5种单倍型,Hap1被7个实验种群共享频率最高。根据线粒体COI基因和16Sr DNA对7组实验样本群体进行遗传距离的计算,其中根据线粒体COI基因计算出的同一地区不同两种体色的实验样本群体遗传距离在0.000-0.013之间;野生组与养殖组的遗传距离在0.005-0.013之间;7组实验样本群体与P.linea的遗传距离在0.000-0.002之间。根据16Sr DNA计算出的同一地区不同两种体色的实验样本群体遗传距离在0.000-0.002之间;野生组与养殖组的遗传距离在0.000-0.002之间;7组实验样本群体与P.linea的遗传距离在0.000-0.013之间。并根据线粒体COI基因和16Sr DNA构建了系统发育N-J(Neighbor-Joining)树,结果表明,7组实验样本群体序列均与P.linea的两条序列在同一进化支上,从分子的系统发育学上表明7组实验样本为同一物种,即P.linea。基于核基因的结果为:核基因18SrRNA、28SrRNA和H3多序列比对没有差异,且各组实验群体间存在单倍型共享的情况,故不适合用于系统发育学研究。(3)从遗传结构分析:7组实验群体间的遗传分化系数在-0.02884-0.62840之间,基因流较大所以不存在生殖隔离。根据AMOVA分析可以得出,群体内遗传变异高于群体间遗传变异,说明遗传漂变影响着7组实验群体间的遗传结构。综上所述,通过研究发现同一地区两种体色的沙蚕样本在形态学及分子标记学上高度一致,并且不存在遗传分化,均为同一物种,即围沙蚕属的线围沙蚕(Perinereislinea)。实验中的葫芦岛野生沙蚕与广西、湛江、浙江的养殖种在形态学及分子标记学上也高度一致,也均为同一物种,故本实验将广西、葫芦岛、湛江、浙江四个中国近海海区的沙蚕样本均鉴定为隶属于沙蚕科的围沙蚕属的线围沙蚕(Perinereis linea),以期通过本实验为中国近海各海区的沙蚕种群的形态学鉴定提供一些理论依据,并扩充中国近海海区线围沙蚕的DNA条形码数据库,填补了我国线围沙蚕遗传多样性研究的空白,并进一步为开展多毛类其他物种的遗传学,形态学分类提供一些相关资料,希望我国的多毛类物种鉴定早日摆脱分类不够明确、形态学鉴定资料少繁琐的桎梏。