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中国蚌科的遗传多样性与系统发育的研究

魏开建  
【摘要】:蚌科是淡水底栖动物的重要类群,由于淡水蚌类存在趋同现象,致使我国蚌科在分类上仍然存在许多争议。国内以往对淡水蚌类的研究主要侧重于资源调查以及生物学、形态学等方面,对蚌类的遗传学研究较薄弱,对其种群遗传结构和遗传多样性的研究十分缺乏。近年来随着湖泊、河流等内陆水域污染程度加剧、对蚌类栖息地的人为干预和资源的过度开发利用,在一定程度上对蚌类的种质资源造成破坏,一些经济蚌类的自然资源日益减少甚至濒临灭绝。因此,为了进一步了解不同种类的遗传多样性现状,从分子遗传学角度对我国蚌类的遗传多样性进行研究,探讨蚌科的分子系统发育关系是非常必要的。 为此,本研究采用RAPD技术对我国10属18种蚌类20个群体的遗传多样性进行了分析,将RAPD标记与rDNAITSl序列分析、贝壳形态度量分析相结合对我国蚌科的系统发育进行了研究。主要结果如下: 1.比较了2种酚-氯仿抽提法从淡水蚌类软体组织中提取基因组DNA的效果和适用性。结果表明,基于Sambrook的方法改进的DNA提取方法不仅步骤简单,而且提取的基因组DNA分子大、质量高,适合淡水蚌类基因组DNA的大规模提取。对比实验显示,闭壳肌和外套膜组织是蚌类基因组DNA提取的理想材料,经裂解液和酶类处理的组织悬液在55℃水浴中消化的时间以5~7h为宜,蛋白酶K浓度达到100~120gg/ml即可满足DNA的提取要求。 2.以河南宿鸭湖圆顶珠蚌的基因组DNA为模板,对淡水蚌类RAPD反应体系中的模板DNA浓度、随机引物浓度、dNTPs浓度、Mg~(2+)浓度、Taq DNA聚合酶浓度和和热循环参数中的退火温度进行了优化。RAPD扩增的最佳反应体系为:在25μl反应体系中含10×Reaction Buffer 2.5μl,2.0mmol/L MgCl_2,0.1%Triton X-100,0.2mmol/L dNTPs,1.5U Taq DNA聚合酶,30ng模板DNA,0.2μmolfL(约15ng)随机引物。热循环参数为:94℃预变性4min;然后94℃变性1min,37℃退火1min,72℃延伸2min,共45个循环;最后72℃保温10min,反应结束后降温至4℃保存。 3.采用随机扩增多态DNA(RAPD)技术对我国蚌科10属20个种群的遗传多样性进行了分析。从OPI、OPP、OPG、OPM四组共80个随机引物中筛选出16个引物进行RAPD扩增,对RAPD扩增座位的多态性进行了分析。结果表明:不同种群RAPD扩增的多态座位百分率变化范围为34.5%~78.1%,Shannon遗传多样性指数平均值变化范围为0.1891~0.4233,群体内的平均遗传距离为0.0708~0.2169。在20个种群中,圆顶珠蚌的遗传多样性最大,橄榄蛏蚌的遗传多样性次之,两者的RAPD扩增多态位点百分率均大于70%。短褶矛蚌和河无齿蚌种群的多态位点百分 率低于40%,其中短褶矛蚌的Sh~on遗传多样性指数为0.1891、群体内的遗传距 离为0.0708,在所有种群中均最小。涨渡湖、宿鸭湖、都阳湖的褶纹冠蚌3个地理 种群的多态座位百分率为622%~70.9%,Sh~on遗传多样性指数为0.3596~ 0.4041,种群内的遗传距离为0.1 540~0.1%9,3个种群之间的遗传距离为0.1931~ 0.2389,涨渡湖与宿鸭湖的种群之间有较近的亲缘关系。 4.通过对蚌科10属21个种群的RAPD扩增,对我国蚌科的系统发育进行了分析。 结果表明:我国的蚌科类群可隶属3个亚科,其中丽蚌属的薄壳丽蚌、背瘤丽蚌、 洞穴丽蚌与帆蚌属、蛙蚌属的种类有较近的亲缘关系,建议归入小方蚌亚科 (Ambleminae);冠蚌属和无齿蚌属的种类归入无齿蚌亚科(.A刀odoniinae);矛蚌属、 扭蚌属、尖靖蚌属、楔蚌属和珠蚌属归入珠蚌亚科(Uni。苗nae)。绢丝丽蚌与丽蚌 属的其它种因遗传距离较大发生分歧而成为较独特的一个分类群,建议将其从丽蚌 属中独立出来,建立新属。圆背角无齿蚌与背角无齿蚌因遗传距离较大而互为姊妹 种,建议恢复其太平洋无齿蚌的种名。扭蚌的2个表型群体仍属于同一种。 5.对我国蚌科10属21个类群的核rDNA ITSI部分序列的变异进行了分析。结果 表明:绢丝丽蚌的ITSI部分序列长度为84obP,其中第4~298bP区和第312一596bP 区是核昔酸组成极为相似的二段重复DNA序列区;其他分类群的序列长度为 494bP一609如。21个类群的平均序列长度为560bP,4种核昔酸T、C、A、G的平 均组成频率分别为25.0%、253%、21.9%和27.8%。剪去绢丝丽蚌ITSI序列的 312一5%饰区域后进行序列比对排列,序列总长度为675bP。经MEGA 2.1软件对序 列进行分析,有443个变异位点,其中319个为简约信息位点。 6.采用蚌科10属21个类群的核rDNA rrsl部分序列对我国蚌科的系统发育进行 分析,并与国外蚌科的 ITSI序列进行了比较。结果表明:绢丝丽蚌与丽蚌属的薄壳 丽蚌、背瘤丽蚌、洞穴丽蚌发生明显分歧而使丽蚌属分为2个类群。系统发育分析 结果支持将帆蚌属、蛙蚌属以及丽蚌属的薄壳丽蚌、背瘤丽蚌、洞穴丽蚌归入小方 蚌亚科:冠蚌属和无齿蚌属仍归属无齿蚌亚科;绢丝丽蚌与矛蚌属、扭蚌属、尖靖 蚌属、.楔蚌属、珠蚌属划归在珠蚌亚科。绢丝丽蚌与其它3种丽蚌因亲缘关系较远 而分属珠蚌亚科和小方蚌亚科。 7.根据贝壳的6个形态性状对我国蚌科11属25种蚌类33个种群的形态变异进行 主成分分析。对无齿蚌属、冠蚌属和帆蚌属9种蚌14个种群的分析结果为:第一主 成分受5个性状的


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