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黑鳍鳈(Sarcocheilichthys nigripinnis)属鲤形目(Cypriniformes)、鲤科(Cyprinidae)、鮈亚科(Gobioninae)、鳈属(Sarcocheilichthys),是我国东部地区广泛分布的淡水鱼类。本研究分别采用线粒体基因(Cyt b和D-loop)分子标记和核基因(RAG1和S7)分子标记对中国13个水系的黑鳍鳈地理种群进行了亲缘地理研究,分析其遗传多样性水平和遗传结构现状,重建黑鳍鳈亲缘地理模式,探讨其种群历史动态及生物地理学过程,以期为我国淡水鱼类生物多样性保护提供基础理论依据。华鳈(Sarcocheilichthys sinensis)属鲤形目(Cypriniformes)、鲤科(Cyprindae)、鮈亚科(Gobioninae)、鳈属(Sarcocheilichthys),是一种小型底栖淡水鱼类,广泛分布在中国大陆,本研究采用线粒体基因(Cyt b和D-loop)分子标记,以长江流域、闽江流域和钱塘江流域为研究对象,对华鳈5个地理种群进行了亲缘地理结构和遗传多样性的研究,以期为我们制定长江下游及邻近流域生态保护战略提供理论支持。主要结果和结论如下:1、基于线粒体分子标记的黑鳍鳈亲缘地理研究本研究以13个地理种群177尾黑鳍鳈个体为研究对象,采用线粒体(Cyt b和D-loop)分子标记,分析其遗传多样性、遗传结构、亲缘地理关系和种群历史动态。1)遗传多样性:177尾黑鳍鳈中共定义75个单倍型,mt DNA联合序列长度为2149 bp,黑鳍鳈平均单倍型多样性较高,为0.974。单倍型多样性范围为0.118-1.000。平均核酸多样性为0.02703,核苷酸多样性范围为0.00005-0.01119,显示黑鳍鳈种群遗传多样性较低。2)遗传结构:黑鳍鳈13个地理种群遗传分化指数(FST)变化范围为:-0.10847-0.99166,总体种群的分化指数为0.850,表明黑鳍鳈种群已高度分化。AMOVA分析结果支持了秦岭是黑鳍鳈形成南北分化格局的地理屏障,且秦岭比南岭-武夷山地理屏障作用更有效。同时证明了秦岭、武夷山、南岭、莲花山和云雾山是黑鳍鳈迁徙过程中重要的地理屏障。3)种群历史动态:中性检测与核苷酸错配分布显示,黑鳍鳈种群已高度分化,处于扩张边缘。BSP分析表明黑鳍鳈群体有效种群迅速增长大约在0.015百万年前,区系I大约在0.02百万年前种群开始扩张,区系II在0.01百万年前左右种群规模迅速增长。我们推测在LGM时期后,气温回升,温暖的气候使得黑鳍鳈种群数量迅速增长。4)亲缘地理过程:基于单倍型BI\NJ树和单倍型网络图来分析黑鳍鳈的亲缘关系,我们得知13个地理种群形成以秦岭为界的南北分化格局,且南北分化明显,大部分种群形成独立的进化支,且与水系相对应,所有进化谱系呈明显的异域分布。基于分子钟计算黑鳍鳈的最近共同祖先(TMRCA)存在的时间,我们推断黑鳍鳈可能存在南北两个分化中心,南方种群表现为由长江下游和钱塘江向华南地区迁移扩散。2、基于核基因分子标记的黑鳍鳈亲缘地理研究本研究以13个地理种群146尾黑鳍鳈个体为研究对象,采用核基因(RAG1和S7)分子标记,分析其遗传多样性、遗传结构、亲缘地理关系和种群历史动态。1)遗传多样性:146尾黑鳍鳈中共定义85个单倍型,nu DNA联合序列长度为2400 bp,黑鳍鳈平均单倍型多样性为0.975,单倍型多样性范围为0.432-1.000,平均核酸多样性为0.00651,核苷酸多样性范围为0.00026-0.00335,显示黑鳍鳈可能经历了瓶颈效应或奠基者效应,种群遗传多样性水平较低。2)遗传结构:黑鳍鳈13个地理种群遗传分化指数(FST)变化范围为:-0.24366-0.97574,总体种群的分化指数为0.797,说明黑鳍鳈种群遗传分化程度很大。黑鳍鳈AMOVA分析结果显示,南岭-武夷山是黑鳍鳈形成南北分化格局的地理屏障,且南岭-武夷山比秦岭地理屏障作用更有效。同时证明了秦岭、武夷山、南岭、莲花山和云雾山是黑鳍鳈迁徙过程中重要的地理屏障。3)种群历史动态:中性进化检测结果与核苷酸错配分布检测结果显示,黑鳍鳈经历了瓶颈效应后,由于气候环境变好,温暖的气候适合黑鳍鳈的生存,近期正处于种群的迅速增长阶段。4)亲缘地理关系:遗传分化固定指数Nst>Gst,表明系统发育和地理事件之间存在显著关系。利用单倍型数据重建了黑鳍鳈的系统发育树结果显示,黑鳍鳈群体形成以南岭-武夷山为界的南北分化格局,南北分化明显,大部分种群形成了独立的进化支系,呈异域分布。综合比较两种分子标记的分析结果,我们得出以下结论:1)遗传多样性:mt DNA和nu DNA标记的遗传多样性较低,均表现为高h低π模式,但是mt DNA的核苷酸多样性比nu DNA的高的多,原因应为mt DNA的进化速率比nu DNA快5-10倍,nu DNA核苷酸的变异需要更长时间的积累。2)遗传结构:mt DNA和nu DNA标记均表现为高水平的遗传分化,AMOVA分析中,mt DNA和nu DNA标记对秦岭和南岭-武夷山的地理屏障作用评价不一致,我们推测这种不一致可能是由于不完全谱系分选(Incomplete lineage sorting)造成的。但是mt DNA和nu DNA的AMOVA分析均支持秦岭、武夷山、南岭、莲花山和云雾山是黑鳍鳈迁移分化的地理屏障。3)种群历史动态:mt DNA和nu DNA的中性检验和错配分布结果均表明,黑鳍鳈系群已高度分化,且近期经历种群扩张。4)亲缘地理关系:核基因标记与线粒体基因标记表现出不一致的系统发育模式。核基因标记下黑鳍鳈形成以南岭—武夷山为分界的南北分化格局,线粒体基因标记下则是秦岭为界的南北分化格局。与nu DNA相比,随着时间的推移,mt DNA中的祖先多态性消失得更快,因此,能够比nu DNA更早完成谱系重排(lineage sorting)过程。综上,尽管mt DNA与nu DNA呈现不一致的遗传结构和系统发育模式,但它们揭示了黑鳍鳈种群间显著的遗传分化、系统发育关系与地理屏障明显的相关性、更新世冰期对其种群大小的强烈影响。另外,我们认为在解释种群遗传结构、亲缘地理模式和种群扩张等方面,mt DNA标记比nu DNA更适合。3、基于线粒体分子标记的华鳈遗传多样性和遗传结构研究本研究以华鳈Cyt b全序列和控制区D-loop为分子标记,对华鳈5个地理种群的65个个体进行了亲缘地理和遗传多样性的研究。华鳈平均单倍型多样性较高,为0.949,平均核苷酸多样性较低,为0.0106。总体种群的平均值FST为0.503,说明华鳈种群间存在高度的遗传分化,AMOVA检验结果与FST分析结果一致显示,长江与其他采样区域之间存在高度显著的遗传分化。同时采用ML和BI法分别构建了分子系统发育树,结果显示长江流域(DTH和GJ)与闽江流域(WYS)种群亲缘关系密切,说明武夷山在长江和闽江间没有起到地理屏障作用。中性检验与核苷酸错配分布结果表明华鳈未经历种群扩张,BSP分析发现华鳈在15000年前种群增长迅速。S-DIVA分析显示华鳈祖先群体在所有种群中广泛分布,推测在这些种群中存在两条迁移路线:在武夷山隆起之前,华鳈从长江向闽江扩散;在冰期,华鳈能够从长江迁移到钱塘江、闽江。并且,我们认为这5个种群可分为长江、闽江和钱塘江、太湖两个管理单元。