鱭屬魚類和江鱈的線粒體基因組全序列研究.pdf

1、鱭屬（Coilia）魚類是廣泛分布于太平洋西北部和印度洋中小型魚類，主要棲息于沿岸海域，多進行短距離溯河生殖洄游。我國鱭屬魚類的分類一直存在爭議。江鱈(Lota lota)是鱈科中唯一的淡水魚類，主要分布在北緯40°以北的歐洲、亞洲和北美洲，是北極淡水區(qū)冷水性肉食魚類。本研究對刀鱭、鳳鱭和七絲鱭的線粒體基因組結(jié)構(gòu)和組成進行了分析與比較，并在線粒體基因組全序列水平探討了鱭屬魚類的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系以及刀鱭、鳳鱭的種內(nèi)遺傳分化程度。同時，比較分析

2、了江鱈三個區(qū)域內(nèi)個體的線粒體基因組的結(jié)構(gòu)和組成，并討論了江鱈在分布范圍內(nèi)的遺傳分化。主要結(jié)果如下:
　　1.刀鱭、鳳鱭和七絲鱭線粒體基因組特征分析
　　本研究擴增得到刀鱭三個單倍型類群的線粒體基因組全序列，全長分別為16896 bp、16900 bp和16896bp;鳳鱭南北世系的線粒體基因組全序列，全長分別為16964bp和17075bp;七絲鱭線粒體基因組全序列全長為16851bp。三種鱭屬魚類長度差異主要由于三者控制區(qū)

3、內(nèi)均存在串聯(lián)重復(fù)序列。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(jié)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和終止密碼子完全相同，除COI以GTG為起始密碼子外，其余均以ATG為

4、起始密碼子;終止密碼子包括TAA、TA-和T--三種類型。除了tRNASer(AGY)外，其余tRNA均能形成穩(wěn)定的莖環(huán)結(jié)構(gòu)，刀鱭各單倍型類群間及鳳鱭南北世系間在tRNA上的堿基替換大多發(fā)生在環(huán)區(qū)。除了存在串聯(lián)重復(fù)序列而導(dǎo)致線粒體基因組全序列長度差異外，鱭屬魚類控制區(qū)結(jié)構(gòu)較為保守。在控制區(qū)識別了終止序列區(qū)、中央保守區(qū)（CSB-F～-D）和保守序列區(qū)(CSB-1～-3)。刀鱭三個單倍型類群線粒體基因組全序列間歧義度較小(＜0.004)，但

5、鳳鱭南北世系線粒體基因組全序列間呈現(xiàn)較大的歧義度。
　　2.基于線粒體基因組全序列的鱭屬魚類系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系
　　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)合模型和ML分析方法重建了鱭屬魚類的系統(tǒng)進化關(guān)系，結(jié)果顯示，所研究的鱭屬魚類分為兩個大分支。第一個分支中包含刀鱭、七絲鱭和林氏鱭。其中，刀鱭和七絲鱭親緣關(guān)系最近，形成姐妹種，然后再與林氏鱭聚類。本研究中刀鱭的三個單倍型類群確實具有一定程度的遺傳分化，但這種遺傳分化并

6、為達(dá)到種上或亞種水平。刀鱭三個單倍型類群間的凈遺傳距離也僅為0.003-0.004。利用Cytb基因估算的刀鱭三個單倍型類群的分化時間為37-49萬年，處于更新世。更新世冰期劇烈的氣候變動可能是刀鱭三個單倍型類群分化的主要原因。第二個分支包括鳳鱭的南北世系，鳳鱭南北世系明顯的分為兩個支系，且鳳鱭南北世系間的凈遺傳距離已達(dá)0.063。這暗示鳳鱭群體中可能存在隱蔽種，南北世系很可能為兩個不同的物種。鳳鱭南北世系的分化可能與其產(chǎn)卵場的不同、以

7、及溫度、鹽度等環(huán)境因子有關(guān)。
　　3.江鱈線粒體基因組全序列分析及江鱈遺傳分化研究
　　本研究擴增內(nèi)蒙古多布庫爾河、新疆布爾津河和北美密歇根湖江鱈各一尾，其線粒體基因組全序列長度分別為16547 bp、16519bp和16534bp。江鱈三個個體線粒體DNA全序列長度的差異主要來自于NC非編碼區(qū)的長度差異。線粒體基因組結(jié)構(gòu)和排列順序與大多數(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

8、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(jié)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和終止密碼子完全相同，除COI以GTG為起始密碼子外，其余均以ATG為起始密碼子;終止密碼子包括TAA、TA-和T--三種類型。除了tRNASer(AGY)外，其余tRNA均能形成穩(wěn)定的莖環(huán)結(jié)構(gòu)，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)（CSB-F和CSB-D）和保守

9、序列區(qū)（CSB-1～-3）。江鱈線粒體基因組全序列間歧義度不大，但三者線粒體基因組全序列間歧義度分布規(guī)律不一致。利用貝葉斯聯(lián)合模型和ML分析方法探討江鱈遺傳分化關(guān)系，ML和貝葉斯系統(tǒng)發(fā)育樹的結(jié)果存在分歧。貝葉斯系統(tǒng)發(fā)育樹結(jié)果顯示，內(nèi)蒙古多布庫爾河江鱈和北美密歇根湖江鱈先聚類。而ML系統(tǒng)發(fā)育樹的結(jié)果卻顯示，北美密歇根湖江鱈先與新疆布爾津河江鱈先聚類。但是，兩種結(jié)果均顯示內(nèi)蒙古多布庫爾河江鱈和新疆布爾津河、北美密歇根湖江鱈間產(chǎn)生明顯的遺傳分