玉筋魚群體遺傳多樣性及其適應進化研究.pdf

1、玉筋魚（Ammodytes personatus）隸屬于鱸形目（Perciformes）玉筋魚科(Ammodytoidae)玉筋魚屬(Ammodytes)，是一種小型冷溫性魚類，生活在海洋中上層，普遍分布于我國黃海北部、渤海、日本群島周邊海域和朝鮮半島海域，是我國重要的一種經(jīng)濟魚類。
　　本研究采用線粒體DNA(Mitochondrial DNA，mtDNA)分子標記技術對中國和日本沿海8個群體的玉筋魚進行遺傳多樣性和群體遺傳結構

2、分析，并基于線粒體DNA細胞色素b(Cytochrome b，Cytb)和ATP6基因?qū)τ窠铘~群體進行自然選擇壓力檢驗，開展適應進化研究;結合歷史地理因素、海洋環(huán)境和魚類生物學特特性來探討溫度選擇壓力下對玉筋魚種群遺傳變異格局及其溫度適應進化的影響，并針對玉筋魚適應高溫“潛沙”的生物學特性，檢驗其是否像其他暖溫性魚類一樣含有適應高溫脅迫的HSP70基因。
　　我們基于線粒體DNA基因序列對玉筋魚群體遺傳結構和群體的選擇壓力進行了分

3、析，主要結果如下:
　　(1)對玉筋魚8個地理群體（青島、大連、福岡、瀨戶內(nèi)海、愛知縣、仙臺、青森和宗谷）174個個體長度為1162 bp（包含21 bp的tRNA）的線粒體Cytb基因序列進行分析，數(shù)據(jù)結果顯示:174個個體共定義了170個單倍型，總體單倍型多樣度為0.9997±0.0007，總體核苷酸多樣度為0.0387±0.0186;玉筋魚群體間兩兩遺傳分化指數(shù)FST值范圍為-0.0291到0.7869，絕大部分FST值都呈

4、顯著;中性檢驗和核苷酸不配對分布分析結果表明玉筋魚群體經(jīng)歷過擴張事件;基于線粒體Cytb基因構建單倍型鄰接樹和單倍型頻率分布圖顯示:玉筋魚群體內(nèi)分為明顯的兩個世系(Lineage A和LineageB)，其中LineageA在8個地理群體里均有分布，具有分布的廣泛性，而Lineage B僅在青森、宗谷和仙臺分布，具有分布的區(qū)域性。對玉筋魚采樣地點洋流及海水年平均溫度分析結果顯示，受黑潮、親潮以及對馬暖流的影響，LineageA的海水年平

5、均溫度范圍從11.26℃至19.99℃，Lineage B的海水年平均溫度范圍從11.26℃至14.17℃。結合玉筋魚單倍型頻率分布圖和采樣地點洋流及海水年平均溫度圖，玉筋魚兩個世系在地理分布頻率上同水溫的變化具有相關性，Lineage B的分布頻率沿日本東側太平洋沿岸自宗谷到仙臺逐漸減少，正好處于親潮南下的方向，而LineageA的分布頻率沿日本東側太平洋沿岸自福岡到仙臺也逐漸減少，其位于黑潮北上的方向，以此得出仙臺附近可能為黑潮和親

6、潮的交匯區(qū)。自然選擇壓力檢驗分析顯示，Lineage B受到的選擇壓力值dN/dS為0.0086，而Lineage A受到的選擇壓力值dN/dS為0.0159，說明玉筋魚Lineage B較Lineage A受到更強的選擇壓力。氨基酸變異位點統(tǒng)計結果表明，Lineage A中存在更多的受選擇位點，分析可能是玉筋魚在由高緯度向低緯度擴散過程中，隨著環(huán)境溫度的升高，偏離原來的生長環(huán)境，帶來了新的選擇壓力，使得LineageA中存在更多的受選

7、擇位點。
　　(2)對玉筋魚8個地理群體（青島、大連、福岡、瀨戶內(nèi)海、愛知縣、仙臺、青森和宗谷）185個個體長度為644 bp的線粒體ATP6基因序列進行分析，數(shù)據(jù)結果顯示:185個個體共定義了139個單倍型，總體單倍型多樣度為0.9865±0.0042，總體核苷酸多樣度為0.0415±0.0202;群體間兩兩遺傳分化指數(shù)FST值范圍為-0.0259到0.8092，絕大部分FST值都顯著;中性檢驗和核苷酸不配對分布分析結果也表明玉

8、筋魚群體經(jīng)歷過擴張事件;自然選擇檢驗分析顯示，Lineage B受到選擇壓力值dN/dS為0.0182，而Lineage A受到的選擇壓力值dN/dS為0.0406，自然選擇檢驗結果和氨基酸變異位點統(tǒng)計結果同線粒體Cyt b結論一致，顯示玉筋魚Lineage B較Lineage A受到更強的環(huán)境選擇壓力，而Lineage A中存在更多的受選擇位點。
　　(3)玉筋魚具有高溫時“潛沙”的生活習性，玉筋魚是否像其他暖溫性魚類一樣含有適

9、應高溫的HSP70基因。為檢測HSP70基因是否存在，我們對玉筋魚進行基因組測序，經(jīng)過測序拼接和組裝后形成參考基因組序列，并以大黃魚HSP70基因序列為參考序列進行Blast比對，查找組裝序列中的HSP70基因所在的config，最終獲得玉筋魚HSP70基因序列，經(jīng)過比對該序列是完整的玉筋魚HSP70基因序列。選取Lineage A中的青島群體和Lineage B中的青森群體共兩條HSP70基因序列與17種硬骨魚類的HSP70基因序列做

10、系統(tǒng)發(fā)育樹并進行同源性比較，結果顯示:兩條玉筋魚HSP70基因序列單獨為一支，并與大黃魚（Larimichthys crocea）和鮸魚（Miichthysmiiuy）的HSP70基因序列關系較近，相似性也都在90％以上。因此我們認為，玉筋魚作為一種冷溫性魚類，其適應環(huán)境脅迫的能力不僅表現(xiàn)在遇到高溫時“潛沙”的行為能力，而且跟大多數(shù)暖溫性魚類一樣也含有適應高溫的HSP70基因，使玉筋魚在面對環(huán)境脅迫特別是高溫刺激時，在組織細胞內(nèi)產(chǎn)生適應