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海洋蟹类的分子系统发育学研究

邢炳鹏  
【摘要】: 蟹类是十足目甲壳动物中最大的一支,广泛分布在海洋环境中,在维持海洋生态系统的正常运作上有举足轻重的地位。蟹类的物种繁多,但由于其形态分类特征相对集中,给传统分类学带来了许多困惑,对其分类系统研究尚存在不少争议。本研究应用分子系统发育学方法,以18S rRNA基因、线粒体16S rRNA基因和线粒体细胞色素C氧化酶亚单位I(CO I)基因序列片段为分子标记,结合形态学特征对台湾海峡13个蟹类样品以及印度洋中脊海区2个蟹类样品的分类地位做出了评价,并对初级蟹类的分类地位进行了探讨。主要研究结果如下: 1.依据蟹类的形态分类特征以及相关图谱对样品进行了形态学鉴定,结果为15个样品分别为锈斑蟳、疾进蟳、变态蟳、锐齿蟳、直额蟳、红星梭子蟹、中华近方蟹、日本大眼蟹、强壮菱蟹、酋妇蟹、特异大权蟹、火红皱蟹、锯额拟蛙蟹和绵蟹。14个种分别属于7个科,10个属。并构建了样品系统树。 2.检索基因库,收集各种分子标记信息,摸索PCR反应条件,对蟹类的18SrRNA、16S rRNA和CO I基因扩增体系进行了优化,顺利扩增了9种台湾海峡的蟹类以及2种大洋蟹类的18S rRNA和CO I基因序列片段,4种台湾海峡的蟹类以及2种大洋蟹类的16S rRNA基因序列片段。其中18条序列已在GeneBank等国际三大基因库公布,序列号为EU284139-EU284156。 3.通过分析蟹类18S rRNA和线粒体16S rRNA以及CO I基因序列片段,发现18S rRNA仅含有一个约50bp的高可变区,最为保守,适合科以及科以上系统发育研究:CO I基因序列变异性最高,适合属种之间的研究,线粒体16S rRNA既有保守区又有可变区,相对CO I基因保守性很高,但相对18S rRNA变异性强,最适合做蟹类的物种鉴定以及系统发育研究。 4.利用本实验扩增的序列结合GeneBank检索的相关序列,构建系统发育树,并结合形态系统树,对样品作比较明确的系统发育定位,探讨了蟹类起源问题。18S rRNA系统发育树由方蟹总科、沙蟹总科、溪蟹总科和梭子蟹总科四个科组成,它们和蛙蟹科距离相当,应起源于同一共同祖先。在18S rRNA系统发育树中,样品中的5种蟳首先聚合在一起,遗传距离小,亲缘关系近,与传统分类相符合;中华近方蟹首先和平背蜞聚合,与传统分类一致:在18S rRNA系统发育树中,高等蟹类和蛙蟹首先聚合,显示蛙蟹和高等蟹类的关系更加亲密,绵蟹则处于较低等的地位。CO I基因系统发育树展现疾进蟳和直额蟳亲缘关系紧密,锐齿蟳和变态蟳关系较近,而锈斑蟳则与前4种蟳亲缘关系相对较远。16SrRNA系统发育树显示出大洋样品先和扇蟹科的大权蟹属以及皱蟹属聚合,与形态分类结果相一致,可以判定两个大洋样品属于扇蟹科。在16S rRNA系统发育树中,高等蟹类首先和蛙蟹科聚合,再与绵蟹聚合。综合16S rRNA和18S rRNA基因系统发育树,在蟹类起源问题上,本研究支持将蛙蟹归为高等蟹类的论点。


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