玉筋魚和赤魟的分子系統(tǒng)地理學研究.pdf

1、玉筋魚(Ammodytes personatus)是西北太平洋重要的餌料與經(jīng)濟魚類,在分布范圍內(nèi)存在分化較大的南、北兩個世系,與同屬的太平洋玉筋魚(Ammodytes hexapterus)在形態(tài)特征上極為相似。赤魟(Dasyatis akajei)為西北太平洋的一種暖溫性底層軟骨魚類,在廣西淡水水系中亦有分布。本研究對兩種玉筋魚的線粒體基因組結構和組成進行了分析與比較,并在線粒體基因組水平上探討了玉筋魚南、北世系的分化程度。綜合運用線

2、粒體DNA控制區(qū)序列、AFLP和微衛(wèi)星標記,系統(tǒng)開展了赤魟的遺傳多樣性、群體遺傳結構及系統(tǒng)地理格局研究,同時分析了5種魟屬魚類的系統(tǒng)進化關系。主要結果如下:
　　1.玉筋魚和太平洋玉筋魚線粒體基因組特征分析
　　本研究擴增得到太平洋玉筋魚和玉筋魚南、北世系線粒體基因組全序列,全長分別為16,527bp,16,537bp和16,527bp,玉筋魚北方世系和太平洋玉筋魚的各序列片段長度一致,與玉筋魚南方世系僅在16S rRNA和

3、控制區(qū)上分別存在2bp、8bp的插入缺失。三者線粒體基因組包括13個蛋白質(zhì)編碼基因、22個tRNA基因、2個rRNA基因和2個非編碼區(qū)(控制區(qū)和OL),其排列順序與大多數(shù)脊椎動物相一致。在堿基組成上,GC含量在兩條鏈中均具明顯偏倚,但AT含量相差不大,H與L鏈蛋白質(zhì)編碼基因密碼子第三位點分別呈現(xiàn)明顯的反G和反C偏倚,并反映在以相同堿基結尾的密碼子使用偏好上。三者蛋白質(zhì)編碼基因的起始密碼子完全相同,除COI以GTG為起始密碼子外,其余均以

4、ATG為起始密碼子;終止密碼子包括 TAA、TAG、AGG、TA-和 T--五種類型,僅在 ND1和ND5基因中,太平洋玉筋魚的終止密碼子不同于玉筋魚南、北世系。Ka/Ks計算結果顯示,大多數(shù)蛋白質(zhì)編碼基因均受到極顯著的純化選擇作用(P<0.01),僅ATP8基因受到的選擇壓力相對較小。除了tRNASer(AGY)外,其余tRNA均能形成穩(wěn)定的莖環(huán)結構,三者在tRNA上的堿基替換大多發(fā)生在環(huán)區(qū)。在控制區(qū)識別了終止序列區(qū)、中央保守區(qū)(CS

5、B-F~-A)和保守序列區(qū)(CSB-1~-3);在終止序列區(qū)中,三者的TAS重復數(shù)不同。
　　2.基于線粒體基因組全序列的玉筋魚南、北世系遺傳分化
　　玉筋魚不同群體的線粒體基因組全序列分析結果顯示玉筋魚南、北世系多個個體在16S rRNA基因長度上均相差2bp。玉筋魚南、北世系線粒體基因組全序列間呈現(xiàn)出較大的歧義度,除ATP8和ATP6基因外,玉筋魚南、北世系間序列變異水平與玉筋魚南方世系和太平洋玉筋魚間同源序列變異水平相

6、當,較玉筋魚北方世系與太平洋玉筋魚間同源序列變異水平高,而各世系內(nèi)同源序列的變異不大。聯(lián)合線粒體基因組中各進化速率不同的片段,利用貝葉斯聯(lián)合模型分析方法重建了玉筋魚南、北世系和太平洋玉筋魚的系統(tǒng)進化關系,結果顯示玉筋魚北方世系與太平洋玉筋魚的親緣關系較近,而與玉筋魚南方世系的親緣關系較遠,玉筋魚南、北世系間高度分化,其分化程度已達到種間水平。
　　3.赤魟的分子系統(tǒng)地理學研究
　　(1)對7個赤魟群體的線粒體 DNA控制區(qū)序

7、列分析結果顯示,赤魟具有較高的遺傳多樣性,沒有檢測到與地理相對應的譜系結構,大部分海水群體(臺州、溫州、寧德和漳州)間存在顯著的遺傳結構,為非隨機交配群體,分析認為其可能與赤魟底棲的生活習性、移動緩慢的行為特征以及可能具有的集群產(chǎn)仔的繁殖行為有關。海水群體與淡水群體間未呈現(xiàn)顯著的遺傳分化,然而該分析結果可能受到樣品量的影響。中性檢驗、核苷酸不配對分布及Bayesian skyline plots分析結果表明赤魟群體經(jīng)歷了早更新世的群體擴

8、張事件。
　　(2)基于4對AFLP選擇性引物對7個赤魟群體進行分析,結果顯示赤魟呈現(xiàn)出較高的遺傳多樣性水平,沒有檢測到與地理相對應的譜系分支,海水群體(臺州、溫州、寧德和漳州)間存在小但顯著的遺傳分化,群體間基因流系數(shù)較小,Mantel檢驗結果不支持赤魟群體間存在距離隔離模式,在海水群體與有限的淡水個體間未檢測到遺傳差異。
　　(3)運用磁珠富集法篩選出10對多態(tài)性較高的微衛(wèi)星引物,基于熒光標記分型對4個赤魟群體進行研究,

9、結果顯示赤魟群體具有較高的遺傳多樣性水平;遺傳結構分析結果與AFLP結果相同,顯示各群體間存在微弱但顯著的遺傳分化,但所有個體被分配到一個自由交配組群,Mantel檢驗結果同樣顯示赤魟群體間不存在距離隔離模式,赤魟底棲的生活習性、移動緩慢的行為特征及可能具有的集群繁殖行為可能影響了其群體遺傳結構。
　　4.魟屬魚類系統(tǒng)進化研究
　　本研究首先分析了5種魟屬魚類、1種翼魟屬魚類及1種新魟屬魚類的線粒體控制區(qū)結構。7種魟的控制區(qū)

10、長度均在1860bp以上,但其種內(nèi)變異位點比例均在1.3％以下,在結構上也可劃分為終止序列區(qū)、中央保守區(qū)和保守序列區(qū)。在終止序列區(qū)中,除光魟不存在重復序列,其他魟類均存在兩種重復序列,TAS基序位于第一種重復序列中;中央保守區(qū)的保守序列單元出現(xiàn)缺失;在控制區(qū)3’端,除紫色翼魟外,其他魟類均存在重復序列,但重復基序、長度與重復次數(shù)互不相同。將線粒體DNA的COI、Cyt b和控制區(qū)作為分子標記,在每個片段獨立分析的基礎上,利用貝葉斯聯(lián)合模