几种鲚属的鱼类分子遗传特征研究

来源 :南京农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:merlex
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近些年来,由于过度捕捞和环境衰退等原因,鲚属(Coilia)鱼类的资源遭到了严重的破坏,其中以刀鲚(Coilia nasus)最为显著,价格已涨至天价。迄今,部分鲚属鱼类的确切分类仍存在较大争议,如湖鲚(C. nasus taihuensis)的亚种地位;日本刀鲚和我国刀鲚是否为同种异名等。遗传多样性是生物多样性的重要层次,也是物种进化潜能的保证。因此研究鲚属之间的遗传关系,同时研究其遗传多样性特征将有利于鲚属物种的保护和管理。本文以刀鲚(包括陆封湖鲚和我国、日本采集的刀鲚)、凤鲚(C. mystus)、七丝鲚(C. grayii)为研究对象,利用分子生物学和生物信息学方法:首次将凤鲚中的基因间内转录1区(ITS1)序列和细胞色素b(Cyt b)基因序列进行了比较研究(遗传多样性和遗传关系分析);联合采用线粒体(mtDNA)Cyt b基因序列和线粒体控制区(D-loop)序列对日本刀鲚、湖鲚和刀鲚进行了遗传关系研究,并分析了日本刀鲚的遗传多样性;结合Cyt b基因序列和D-loop序列对鲚属鱼类早期生活个体(鱼卵、仔幼鱼)进行遗传多样性分析,探索了鲚属早期生活个体的物种分子生物学判别潜力。主要的研究内容和结果如下:1)比较分析了分子标记核DNA基因间内转录1区(ITS1)序列和细胞色素b(Cyt b)基因序列在凤鲚遗传多样性分析和凤鲚与其它鲚属鱼类(以刀鲚为例)间亲缘关系研究中的特征。结果显示其ITS1序列的GC含量(71.19%)显著高于Cyt b基因序列(42.96%),ITS1序列的单倍型多样性(0.900)和核苷酸多样性(0.00997±0.00413)也显著高于Cyt b基因序列(0.400/0.000369±0.000469)。基于ITS1序列所得的凤鲚与刀鲚间的最大似然(MCL)和Kimura双参数(K2P)遗传距离可明确区分这两种鲚属鱼类,与Cyt b基因序列的结果相一致。通过最大似然法(ML)和非加权分组平均法(UPGMA)所构建的系统树发现,凤鲚和刀鲚分别形成独立的分支。本研究显示ITS1序列与Cyt b基因序列所得结果一致性较好,可考虑将ITS1序列作为凤鲚的遗传多样性分析及其与其它鲚属鱼类间亲缘关系研究中有效的分子标记。2)利用Cyt b基因序列和D-loop序列对日本刀鲚、湖鲚和刀鲚进行分类学鉴定分析,同时对日本有明海六角川所采刀鲚群体进行遗传多样性分析。结果表明:基于Cyt b基因序列和D-loop序列日本刀鲚群体核苷酸多样性分别为0.003257±0.00042和0.006135±0.00050,与我国刀鲚群体的遗传多性相比均偏低。基于Cyt b基因序列和D-loop序列,日本刀鲚群体和刀鲚群体间的种群分化指数(Fst)和基因交流值(Nm)分别为0.36111/0.44和0.54983/0.16,协同Tajima’D和Fu’s Fs中性检验和核苷酸不配对分析的结果,推断日本刀鲚和我国刀鲚群体间出现过种群扩张,扩张时间约在更新世末期的8.0~12.6万年前,受到更新世末期海平面升降的影响。基于两种序列得出日本刀鲚与刀鲚间的K2P平均遗传距离分别为0.0059293±0.0015225和0.0119264±0.0025281;湖鲚与刀鲚间的K2P平均遗传距离分别为0.00360±0.00090和0.00423±0.00085,与前人的研究相比得出该遗传距离均属于种内个体间的遗传距离水平。基于两种序列构建的ML树(以凤鲚作为外类群),日本刀鲚、我国刀鲚和湖鲚均不具单系性,三者共同构成一个单系,协同分子方差分析(AMOVA)和亲缘关系图,均说明了日本刀鲚、湖鲚与刀鲚群体属同种。3)基于1022bp左右的Cyt b基因序列,对七丝鲚进行遗传多样性分析,结果显示其核苷酸多样性(0.00274±0.00092)略低于刀鲚群体,推测其遗传多样性可能已受到不利的影响。同时通过Cyt b基因序列和D-loop序列分析研究了七丝鲚、刀鲚和凤鲚三者间的遗传关系,计算所得的平均K2P遗传距离和邻接法(NJ)所构建的系统树显示,凤鲚较为原始,七丝鲚与刀鲚构成姐妹群,处于较进化的位置,支持率为100%(Cyt b)和97%(D-loop).推测鲚属的进化方式为:刀鲚和七丝鲚可能是凤鲚在演化过程中分别适应寒冷和温暖气候而分化出的物种。4)使用mtDNA Cyt b基因序列和D-loop序列作为分子标记,基于1022bp和1322bp左右的序列分析了鲚属早期生活个体的遗传多样性,并分析了刀鲚、湖鲚、七丝鲚及凤鲚成鱼之间的遗传关系。结果显示鲚属早期生活个体的遗传多样性均偏低(Cyt b:0.00235~0.00319;D-loop:0.00297~0.01070);不同种群成鱼间平均K2P遗传距离和基于K2P模型构建的两种序列的NJ分子系统树均显示,湖鲚和刀鲚不能形成独立的分支,而是混合聚在一起形成一个分支;七丝鲚和凤鲚则形成另外两个分支。基于K2P模型构建的NJ分子系统树中,刀鲚仔幼鱼、湖鲚稚鱼、刀鲚鱼卵与刀鲚成鱼、湖鲚成鱼聚为一类,凤鲚鱼卵与凤鲚成鱼聚为一支。由此可见,Cyt b基因序列和D-loop序列作为分子标记可以准确判别外形上具有相似性的刀鲚和凤鲚的早期生活个体,但该法尚不能判别刀鲚和湖鲚的早期生活个体。
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