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中国近海小黄鱼、带鱼和小带鱼的遗传多样性以及八种石首鱼类的分子系统进化

蒙子宁  
【摘要】: 石首鱼科(Sciaenidae)和带鱼科(Trichiuridae)鱼类是我国“四大渔业”的主要组成,许多种类如小黄鱼(Pseudosciaena polyactis Bleeker 1877)、带鱼(Trichiurus lepturus Linnaeus 1785)等为重要的海洋渔业捕捞对象。然而,持续多年的过度捕捞和栖息地的破坏,已经造成经济种类资源的严重衰竭,并出现种群结构简单化,个体小型化和性早熟等异常现象。 现代遗传学观点认为,一个物种的遗传多样性高低与其适应能力、生存能力和进化潜力密切相关,遗传变异是有机体适应环境变化的必要条件。因此,研究物种的遗传结构和遗传分化,揭示其遗传多样性水平是生物资源恢复和持续利用的前提和基础。 本研究以石首鱼科和带鱼科鱼类为实验对象,利用随机扩增多态DNA (Random amplified polymorphic DNA,RAPD)和DNA序列分析(DNA Sequencing)技术,分别检测了核基因(Nuclear gene)和核外基因(Extranuclear gene)的遗传变异,从三个层面一种内遗传变异、种间遗传分化和同科不同属种的分子系统进化,逐层深入地对种内遗传结构、地理种群划分、近缘种间分类地位、特异性分子标记以及科内属种的系统进化等问题进行探讨,以期为带鱼和石首鱼类的资源保护和管理提供理论依据。研究主要包括如下三个部分: 一、小黄鱼的遗传多样性 分析了采自黄海和东海5个取样海区共计4吕个小黄鱼个体的随机 扩增DNA多态性。从40个1 obp引物中选取20个用于群体遗传多 样性分析,共检测出145个位点,其中132个(91.03%)显多态性; 用Shannon多样性指数量化的平均遗传多态度为1 .93(l .50一2.44), 群体内和群体间的遗传变异比例分别为69%和31%;群体间的平均 遗传相似度和遗传距离分别为0.9139和O.Q861;用非加权配对算数 平均法(Unweightedpair-groupmethod ofari山m七tiome即s,uPGMA) 聚类分析的结果表明,所分析的5个群体可被分为3个地理群系,从 分子水平上支持了过去有关学者把黄海和东海的小黄鱼划分为北中 南3个地理群系的观点。 二、带鱼和小带鱼的遗传多样性 对黄海带鱼、小带鱼伍叩£卿阳罗“~绷撅。汝us价ay 1830)各12 个个体进行RApD分析,对比多态位点比例、遗传多态度以及遗传 距离,并构建Neighbor-join吨系统树;通过PCR扩增出线粒体165 rRNA基因,纯化后直接测序,利用生物信息学方法进行序列分析和 核昔酸变异比较,结合Ge红Bar止中大西洋叉尾带鱼(LePid(护脚 Caud玫tus EuPhrasen 1 788)同源序列构建U甲CM叭系统树。分析结果 表明:(1) RApD技术研究黄海带鱼和小带鱼的遗传多样性具有较高 的灵敏度和检出率,带鱼的多态比例和遗传多态度均较小带鱼的低; (2)线粒体1 65出凶A基因序列在分析两物种遗传变异时表现出保 守和变异的双重特性,种内变异极小而种间较大:(3)5个随机引物 扩增出种特异的RA卫D带,可作为种间分子鉴定标记;(4)研究证 实带鱼和小带鱼是不同属的两个种,从而在分子水平上支持了Nelson 分类系统的观点。 三、石首鱼类的分子系统进化 通过PCR扩增出中国近海石首鱼科6属8个代表种的线粒体165 rRNA基因,纯化后直接测序。利用多个生物软件对序列变异和碱基 组成进行分析,计算KimUraZ一parame橄遗传距离、平均核昔酸变异 数、平均每位点核昔酸替代数等遗传信息指数,并结合GenBank中 大斑石妒(Poma‘执琳maCulatus Bloch 1 797)同源序列构建UPGMA、 NJ、ME和Mp系统树。结果表明,叫姑鱼(John初beleng℃rii cuvier 1 830)为最早分化的一枝,其次为黄姑鱼(Nibeaalb沪Ora瓦比盯dson 1846)和白姑鱼(A惬沙rosomusa飞粥ntatus HouttUyn 1782),而黄鱼亚 科(包括大黄鱼(尸crocea)、小黄鱼(P脚lyac渤)、棘头梅童鱼 (Collicht向圈lucidus瓦chardson 1 844)、黑鳃梅童鱼(Cn扣ea姗Jordan et starks 1 906)和触鱼(Miichthy.,mii妙Basilews冲1 855))分化最晚, 这支持了形态分类研究的结论。本研究在分子水平上明确了叫姑鱼亚 科和黄鱼亚科的系统进化地位,并得出黄姑鱼比白姑鱼更早分化的新 推论,但对于形态学将白姑鱼和黄姑鱼归于同一个亚科的结论还有待 进一步考证,建议使用多个不同进化速率的基因加以分析。该研究为 探讨中国石首鱼类分子系统进化的首次尝试,并就线粒体165 rRNA 基因在该科鱼类系统进化研究的应用潜力进行了剖析。


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