鲇形目(Siluriformes),俗称鲇类(catfishes),是一极其多样性的类群,现在约有有效种超过3000种,另外还有约1750种尚未描述,同时该类群的分布也是世界性的,几乎分布于各大洲(南极洲发现有鲇类的化石),这就为研究系统发育、生物地理和物种适应性提供了很好的动物模型。但是任何试图包括鲇形目所有类群的研究都是极其困难的,同时也是需要广泛深入的合作。本研究中我们根据实际情况,主要选取了分布于亚洲的鲇类为研究对象,同时也选取部分非洲和美洲的鲇形目鱼类,进行了以下几个方面的相关研究,具体结果如下:　　 1.通过PCR方法获得了我国重要经济鱼类-南方鲇(Silurus meridionalis)的线粒体基因组全序列,长度为16533bp,其线粒体基因组基因的结构和组成和脊椎动物的相似,包括2个rRNA基因(12S rRNA and16S rRNA基因)、22个tRNA基因,13个蛋白质编码基因和1个非编码的控制区(control region)。其线粒体中A和T的含量略高(A+T为55.17％),12S rRNA、16S rRNA、tRNA和控制区的A+T含量分别为52.44％,55.23％,55.97％和60.24％)。基于选取的36种代表性种类线粒体全序列的11个蛋白编码基因,我们构建了骨鳔鱼类系统发育树,并以骨鳔鱼类化石记录为标定点,运用松散分子钟方法估算主要类群的物种分化时间。结果表明,耳鳔系鱼类为强烈支持的单系,脂鲤目和电鳗目构成姐妹群,然后和鲇形目构成姐妹群。骨鳔鱼类起源于三叠纪(约为231 Mya),耳鳔系起源于三叠纪晚期(约为216 Mya),其代表类群的均起源于侏罗纪晚期(鲇形目、鲤形目、脂鲤目、电鳗目分化发生在分别161-139Mya),南方鲇的物种分化时间约为104 Mya(白垩纪),估算的分化时间远远早于化石记录。　　 2.鮡科鱼类是分布在亚洲的一大类鲇形目鱼类,主要分布在喜马拉雅山、青藏高原及其附近的水系。鮡科鱼类在中国分布有12个属,包括纹胸鮡属(Glyptothorax)、黑鮡属(Gagata)、魾属(Bagarius)和褶鮡属(Pseudecheneis)以及鰋鮡鱼类中的8属:原鮡属(Glytosternum)、凿齿鮡属Glaridoglanis)、鰋属(Exostoma)、异齿鰋属(Oreoglanis)、拟鰋属(Pseudexostoma),鮡属(Pareuchiloglanis)和石爬鮡属(Euchiloglanis)和平唇鮡属(Parachiloglanis)。我们选取了除了平唇鮡属之外所有分布于中国的鮡科的鱼类代表种,同时选择了和其亲缘关系比较近的鳗尾鱼央、长臀鮠和斑点叉尾鲴为外类群,通过测定其线粒体基因组全序列和四个核基因(RH,Glyt,myh6,Ptr)做为标记,来重建鰋鮡鱼类系统发育关系,同时通过其分化时间的估算来探讨其起源和物种分化的过程,通过祖先状态的重建来探讨鰋鮡鱼类的高原流水生活的适应性特征及其和高原隆升之间的关系,主要结论如下:①中国的鮡科构成单系,黄斑褶鮡位于整个鮡科的基部位置,而巨魾、长丝黑鮡和三线纹胸鮡构成一个单系类群与鰋鮡鱼类构成姐妹群,分布在中国的鰋鮡鱼类构成一个单系类群,且鰋鮡鱼类内部的各个属之间的系统发育关系在不同分析中均得到了强烈的支持。在鰋鮡鱼类中,原鮡属位于基部位置,藏鰋位于靠近原鮡属的位置,凿齿鮡其次,这些被认为是比较原始的鰋鮡鱼类,而扁头鮡、青石爬鮡、细尾鮡、拟鰋、大鳍异齿鰋这些被认为是特化类群的也构成单系,且他们之间的关系也得到极高的支持(不同的分析中节点支持率和后验概率全部为100％)。鮡属并不是单系,而只有在加入大鳍异齿鰋和拟鰋及石爬鮡之后才构成单系类群;②建立在稳固的系统发育结果基础之上,通过选取12个外形特征,重建了其以上特征的祖先状态,结果表明,在其鳃孔的大小、唇后沟的不同状态(有无及是否向后延伸)、上颌齿带是否分开及其胸鳍分支鳍条的数目等具有明显的趋同进化趋势,我们认为这是鮡科鱼类对高原流水生活的适应的结果;③利用化石记录和已有的推算结果,我们估算认为鮡科鱼类起源于约晚中新世(later Miocene,约10.9 Mya),鰋鮡鱼类中的原始类群主要在晚中新世(later Miocene,9.8-7.9 Mya),而特化种的分化时间就相对来说要晚的多,主要集中在全新世以后(Holocene,1.6 Mya以内)这些时间和因高原隆升造成的高原东部及南部水系的形成是相一致的。我们的结果支持因青藏高原的隆升造成了新水系的形成进而促进鮡科鱼类的物种分化,同时因高原隆升而造成的鮡科鱼类的物种分化大致分为两个大的阶段,从而分化出了适应高原流水生活不同特化等级的鮡科鱼类。　　 3.我们选取了亚洲鲇形目鱼类和部分非洲和美洲鲇形目鱼类37种40尾,通过测定其三个核基因(RH,Glyt,myh6)来重建其系统发育关系结果表明:(1)鲇形目鱼类构成单系类群;(2)甲鲇科、美鲇科、长须鲇科、倒立鲇科、(鱼芒)科、海鲇科、鲇科、钝头鮠科、鲿科、鮡科的单系性的得到了体现;(3)甲鲇科和美鲇科具有较近的系统发育关系且位于整个系统发育树的基部位置,长须鲇科和倒立鲇科之间的构成单系类群得到较高的支持率,而分布于美洲的鯝科和海鲇科构成单系类群同时得到强烈的支持,同时我们的结论支持粒鲇科和钝头鮠科,长臀鮠科和鮡科分别构成单系类群,这些结果和之前研究的结果部分一致,需要我们进一步探讨。　　 4.中国是世界上生物多样性极其丰富的国家,据查我国已知生物物种的数量为9-10万种,而根据我国物种数目、特有性及古老性的指标综合评价我国的生物多样性丰富度为北半球首位。而仅仅淡水鱼类就有1050种,为世界上仅次于亚马逊流域的淡水鱼类生物多样性的区域。在中国分布的鲇形目鱼类有11科,29属,113种,相对于如此丰富的淡水鱼类资源,关于其生物多样性的工作研究相对滞后,本研究选择了在脊椎动物进化中具有重要科学意义且种群多样性很高而外形不易区分的鲇形目鱼类作为研究对象,以在不同动物类群中已被广泛研究的条形码基因—钱粒体COI基因做为标准基因,选取了亚洲主要的鲇形目类群和部分非洲及美洲的鲇形目鱼类,通过实验我们获得了330条(其中本实验室之前获得序列36条)COI基因的序列,我们将检验COI基因在鲇形目鱼类中进行DNA条形码研究的可行性以及COI基因条形码数据在鲇形目鱼类中能否提供足够的系统发育信息,主要结果如下:(1)本研究探讨了COI基因做为DNA条形码基因用于鲇形目鱼类物种的可行性得出认为:线粒体COI基因5’端的630bp的片段,能够比较准确的区分出鲇形目中绝大多数的鱼类,因此我们认为该片段作为一个条形码基因用于鲇形目物种识别是可行的,应是一个有效的标记基因;另外我们在应用DNA条形码在不同生物类群中开展相关研究时,不能简单地以物种之间遗传距离达到2％来作为划分物种界限的依据。而只能作为分类学的一种辅助手段,当我们在以外部特征作为依据发生不易识别的情况时,可以通过计算物COI基因的遗传距离作为一种鉴定的辅助证据;鉴定和区分不同的物种仍必须以传统的形态分类学为基础,并且结合生理学、生态学、解剖学以及分子生物学等其它类型的数据,才能合理正确地评估物种的分类状态,进而得出可信的结论。(2)基于COI基因所构建的鲇形目鱼类的系统发育关系认为:基于330条线粒体COI基因所构建的系统发育树具有同种的的多个个体聚在一起并且得到很强的自展支持率的支持,但当涉及到不同的物种之间和物种以上的阶元时效果较差,鮡科、鲿科、鲇科、甲鲶科等的单系性都没有得到体现,且这些类群之间的自展支持率均未超过50％,因此我们认为作为DNA条形码的COI基因不太适宜单独用作解决鲇形目鱼类之间的系统发育关系。