西北太平洋兩種鮐屬魚(yú)類(lèi)的分子系統(tǒng)地理學(xué)研究.pdf

1、鮐屬（Scomber）為暖水性中上層魚(yú)類(lèi)，在海洋捕撈業(yè)中占有重要的地位，但其系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系與分類(lèi)、物種劃分尚存爭(zhēng)議。本研究基于形態(tài)學(xué)、線粒體DNA和核基因分析了鮐屬魚(yú)類(lèi)的分類(lèi)與系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系，并探討了鮐屬魚(yú)類(lèi)的起源進(jìn)化歷史。同時(shí)我們以在西北太平洋分布的日本鮐（Scomber japonicus）和澳洲鮐（Scomber australasicus）為研究對(duì)象，分別采用形態(tài)學(xué)、線粒體DNA和微衛(wèi)星三種標(biāo)記來(lái)檢測(cè)兩種鮐屬魚(yú)類(lèi)的群體遺傳結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)

2、地理格局，并探討了其群體動(dòng)態(tài)歷史的演化過(guò)程，揭示歷史因素、當(dāng)前環(huán)境因素及魚(yú)類(lèi)自身的生態(tài)習(xí)性對(duì)海洋魚(yú)類(lèi)群體遺傳結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)地理分布模式的綜合作用。主要研究結(jié)果如下：
　　1.鮐屬魚(yú)類(lèi)系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系與進(jìn)化歷史
　?。?）采用傳統(tǒng)形態(tài)和耳石形態(tài)兩種研究方法，分析了三種鮐屬魚(yú)類(lèi)（大西洋鮐、日本鮐和澳洲鮐）的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系，結(jié)果表明：在外觀上大西洋鮐（Scomber scombrus）矢耳石與其他兩種鮐魚(yú)完全不同，日本鮐與澳洲鮐矢耳石形狀相

3、似；判別分析、主成分分析與聚類(lèi)分析結(jié)果一致，均表明大西洋鮐與其他兩種鮐魚(yú)的形態(tài)差異明顯，日本鮐和澳洲鮐的形態(tài)相似，親緣關(guān)系緊密。
　?。?）本文以線粒體DNA（COI、Cyt b和控制區(qū)）和核基因（5S rDNA）為分子標(biāo)記，結(jié)合線粒體基因和核基因各自的優(yōu)點(diǎn)，在每個(gè)基因片段獨(dú)立分析的基礎(chǔ)上，利用貝葉斯聯(lián)合模型分析方法重建鮐屬魚(yú)類(lèi)的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系。結(jié)果顯示：所有的系統(tǒng)發(fā)育分析均解決和支持鮐屬魚(yú)類(lèi)的單系性；不同分區(qū)策略的貝葉斯分析獲得了

4、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)一致且各節(jié)點(diǎn)后驗(yàn)概率均較高的系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)，日本鮐與澳洲鮐聚為姐妹群，再與圓鮐聚類(lèi)，大西洋鮐位于基部位置。
　　形態(tài)與分子數(shù)據(jù)均支持澳洲鮐的物種有效性及大西洋鮐與日本鮐和澳洲鮐存在較大差異。由于圓鮐整魚(yú)樣品的缺乏，未能從形態(tài)學(xué)角度對(duì)鮐屬魚(yú)類(lèi)進(jìn)行全面地分析。但本研究的分子證據(jù)強(qiáng)烈支持圓鮐的物種有效性，并將圓鮐置于日本鮐和澳洲鮐聚類(lèi)分支的姐妹群位置上，進(jìn)一步澄清了鮐屬魚(yú)類(lèi)之間系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系的疑問(wèn)。此外，我們還將鮐屬魚(yú)類(lèi)的地理分布與其

5、系統(tǒng)關(guān)系相結(jié)合綜合探討了鮐屬魚(yú)類(lèi)的起源進(jìn)化歷史，指出地理阻礙導(dǎo)致的分類(lèi)階元的隔離分化（vicariance）過(guò)程與各階元在擴(kuò)散分化的生態(tài)適應(yīng)（adaption）過(guò)程相互補(bǔ)充交叉，促進(jìn)了鮐屬魚(yú)類(lèi)分化并逐漸形成現(xiàn)在的地理分布格局。
　　2.日本鮐種群遺傳結(jié)構(gòu)與分子系統(tǒng)地理學(xué)研究
　　（1）運(yùn)用形態(tài)學(xué)方法分析了西北太平洋日本鮐群體之間的形態(tài)差異。結(jié)果顯示，在傳統(tǒng)形態(tài)和耳石形態(tài)上日本鮐各群體間均存在差異，但不同海域之間沒(méi)有形成明顯的

6、分化。此外，對(duì)日本鮐不同體長(zhǎng)組個(gè)體的耳石形態(tài)特征進(jìn)行比較分析發(fā)現(xiàn)，日本鮐耳石形態(tài)特征隨著魚(yú)體生長(zhǎng)而發(fā)生顯著變化。
　?。?）應(yīng)用線粒體DNA控制區(qū)對(duì)西北太平洋14個(gè)日本鮐地理群體開(kāi)展了分子系統(tǒng)地理學(xué)研究，結(jié)果顯示在日本鮐種內(nèi)檢測(cè)到了2個(gè)明顯分化的系統(tǒng)發(fā)育類(lèi)群，但兩個(gè)類(lèi)群在空間上的分布頻率并不存在顯著差異，即不存在地理結(jié)構(gòu)，未檢測(cè)到顯著的群體遺傳結(jié)構(gòu)。我們推測(cè)更新世冰期的隔離很可能是日本鮐產(chǎn)生系統(tǒng)分化的主要原因，而冰川消退后的群體間

7、的重新混合可能消除先前因隔離而積累的遺傳差異。此外，核苷酸不配對(duì)分布和中性檢驗(yàn)分析的結(jié)果表明西北太平洋日本鮐經(jīng)歷了近期群體擴(kuò)張事件。
　?。?）應(yīng)用微衛(wèi)星分子標(biāo)記開(kāi)展了西北太平洋日本鮐的群體遺傳結(jié)構(gòu)分析。結(jié)果顯示日本鮐在微衛(wèi)星DNA上展現(xiàn)了較高的遺傳多樣性水平；通過(guò)檢測(cè)8個(gè)微衛(wèi)星多態(tài)位點(diǎn)差異，在日本鮐群體間存在顯著的遺傳分化，推測(cè)地理距離、海流以及日本鮐自身的生態(tài)特征很可能是導(dǎo)致群體間產(chǎn)生遺傳差異的原因。
　　3.澳洲鮐種群

8、遺傳結(jié)構(gòu)與分子系統(tǒng)地理學(xué)研究
　?。?）采用傳統(tǒng)的形態(tài)度量與框架結(jié)構(gòu)度量相結(jié)合的研究方法，分析了中日澳洲鮐群體之間的形態(tài)差異。多種多元統(tǒng)計(jì)方法結(jié)果基本一致，珠海群體與日本相模灣群體間存在形態(tài)差異。我們推測(cè)海流對(duì)澳洲鮐不同群體間的形態(tài)差異產(chǎn)生了重要影響。
　?。?）基于線粒體 DNA控制區(qū)的分子系統(tǒng)地理學(xué)研究結(jié)果表明，澳洲鮐種內(nèi)無(wú)譜系結(jié)構(gòu)，在所研究范圍內(nèi)沒(méi)有檢測(cè)到明顯的系統(tǒng)地理分化，一方面可能是因?yàn)殚g冰期澳洲鮐群體發(fā)生棲息地大

9、規(guī)模擴(kuò)張所引起的；另一方面可能是由澳洲鮐本身的生活史特征造成的，澳洲鮐成魚(yú)進(jìn)行長(zhǎng)距離洄游，擴(kuò)散能力較強(qiáng)，補(bǔ)充大且存在較長(zhǎng)的浮游生活期，從而在洋流的作用下使群體間存在較高頻率的基因交流。
　　（3）通過(guò)檢測(cè)8個(gè)微衛(wèi)星多態(tài)位點(diǎn)差異，在日本太平洋沿岸4個(gè)澳洲鮐地理群體中檢測(cè)到微弱但顯著的遺傳結(jié)構(gòu)，北太平洋中部群體與其他群體存在明顯的遺傳分化，距離隔離及勘察加寒流可能對(duì)澳洲鮐群體間基因交流產(chǎn)生了阻礙。同樣，澳洲鮐在微衛(wèi)星DNA上具有較高的