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中华乌塘鳢是一种潮间带滩涂鱼类,其生活习性比较特殊如栖息于洞穴中,产卵于洞穴中,亲鱼具有护卵行为,仔鱼无浮游期,成鱼不洄游,活动空间十分有限等。这些因素导致其扩散能力较弱,对环境的变化十分敏感。因此开展中华乌塘鳢的种群遗传结构研究可以从生物学的角度了解我国海岸带地质变迁历史以及人类活动对潮间带生态系统的影响,也为中华乌塘鳢资源的保护和遗传育种提供了基础性资料。本文开发了SSR和SNP两种分子标记并应用这两种标记对中国沿海的12个群体以及1个越南群体共13个群体进行群体遗传分析。主要研究结果如下:
1 SSR标记和SNP标记的开发
利用磁珠富集法从中华乌塘鳢富集文库中成功开发出20个SSR位点。使用这20个SSR标记对台湾群体进行遗传多样性检测分析,分析结果显示等位基因数的分布范围为4.20;观测杂合度和期望杂合度的分布范围分别为0.200-0.889和0.186-0.933;多态信息含量分布范围为0.174-0.909,表明这20个SSR标记是作为中华乌塘鳢群体遗传结构研究的理想标记。
利用本实验室已有的中华乌塘鳢EST文库序列和DNA文库测序结果设计44对引物,通过对PCR体系的优化在26对引物的PCR产物的测序结果中获得了14754 bp长度的碱基序列,其中有17个座位共包含68个SNP位点。采用PAMSA方法设计引物对SNP进行分型检测,17个包含SNP的座位当中共有11个座位成功设计了分型引物。应用这11对分型引物对36尾越南海防群体进行SNP分型,结果显示最小等位基因频率范围为0.042-0.486;观测杂合度范围为0.083-0.556;期望杂合度范围为0.081-0.507,表明这11个SNP标记也可以作为中华乌塘鳢群体遗传结构研究的理想标记。
2基于SSR标记和SNP标记的群体遗传结构分析
采用10个SSR标记和11个SNP标记对13个群体共367尾中华乌塘鳢进行群体遗传学分析。两种标记的分析结果均显示,在舟山、玉环和宁德三个群体当中有20个个体的基因型与其他个体存在显著性差异同时它们在形态上也存在差异,故将这20个个体单独归为一个类群(北部类群,BB)进行分析。基于两种标记数据的UPGMA算法构建的系统发生树和贝叶斯聚类均显示北部类群明显的独立于其它群体而分离开:同时基于两种标记数据的多维尺度分析和AMOVA分子方差分析也表明北部类群与南部类群之间存在显著的遗传分化。结合历史资料推测晚更新世时期台湾东部海域的陡峭地形成的天然隔离带,导致北部和南部中华乌塘鳢种群间缺乏基因交流从而导致中华乌塘鳢的种内分化。因此建议将中华乌塘鳢的北部类群和南部类群以两个不同的保护单元加以保护,并且本研究的SSR标记(BSSD21)和SNP标记(Cbg18、Cbg16)为两种不同类群的分类提供了有效的工具。
基于SSR标记和SNP标记数据分析南部类群的13个不同地理群体遗传分化系数FST分别为0.1098和0.1692,说明13个不同地理群体之间也存在较大的遗传分化。基于两种标记数据的Mamel检验结果均显示10个非海岛地理群体以及紧邻大陆的舟山的遗传距离和地理距离呈线性正相关,群体的分化符合距离隔离模型。
基于两种标记数据的UPGMA算法构建系统发生树均显示南部类群的13个不同地理群体明显的聚为两个明显的遗传分支。但是两种标记的聚类结果并不完全相同,基于SSR标记数据的聚类结果显示支系Ⅰ包括纬度相对较高的浙江群体包括ZS、NB和YH三个群体,支系Ⅱ包括纬度相对较低的浙江以南的10个群体,而基于SNP标记的聚类结果显示YH群体包含在支系Ⅱ中。同时基于SSR标记的贝叶斯聚类还显示除ND群体外支系Ⅱ又可细分为两个小支,小支系I为雷州半岛以东群体包括XM、TW、SW、ZH和ZJ五个群体;小支系Ⅱ为雷州半岛以西及以南群体包括BH、DX、YN和HN群体,而基于SNP标记的贝叶斯聚类则无类似结果。比较两种标记可以发现基于SSR标记数据的聚类结果更加清晰明了,这与其他研究者的结果相符,表明SSR标记更适合于群体遗传结构分析。通过分析数据推测不同地理群体之间显著的距离隔离是导致两大遗传分支的主要原因,而雷州半岛所形成的地理隔离则是将浙江以南群体分成两个小分支的主要原因。