玉筋魚(yú)和赤魟的分子系統(tǒng)地理學(xué)研究.pdf

1、玉筋魚(yú)(Ammodytes personatus)是西北太平洋重要的餌料與經(jīng)濟(jì)魚(yú)類,在分布范圍內(nèi)存在分化較大的南、北兩個(gè)世系,與同屬的太平洋玉筋魚(yú)(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(yú)類,在廣西淡水水系中亦有分布。本研究對(duì)兩種玉筋魚(yú)的線粒體基因組結(jié)構(gòu)和組成進(jìn)行了分析與比較,并在線粒體基因組水平上探討了玉筋魚(yú)南、北世系的分化程度。綜合運(yùn)用線

2、粒體DNA控制區(qū)序列、AFLP和微衛(wèi)星標(biāo)記,系統(tǒng)開(kāi)展了赤魟的遺傳多樣性、群體遺傳結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)地理格局研究,同時(shí)分析了5種魟屬魚(yú)類的系統(tǒng)進(jìn)化關(guān)系。主要結(jié)果如下:
　　1.玉筋魚(yú)和太平洋玉筋魚(yú)線粒體基因組特征分析
　　本研究擴(kuò)增得到太平洋玉筋魚(yú)和玉筋魚(yú)南、北世系線粒體基因組全序列,全長(zhǎng)分別為16,527bp,16,537bp和16,527bp,玉筋魚(yú)北方世系和太平洋玉筋魚(yú)的各序列片段長(zhǎng)度一致,與玉筋魚(yú)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(gè)蛋白質(zhì)編碼基因、22個(gè)tRNA基因、2個(gè)rRNA基因和2個(gè)非編碼區(qū)(控制區(qū)和OL),其排列順序與大多數(shù)脊椎動(dòng)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(diǎn)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(yú)的終止密碼子不同于玉筋魚(yú)南、北世系。Ka/Ks計(jì)算結(jié)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(duì)較小。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(shí)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(fù)數(shù)不同。
　　2.基于線粒體基因組全序列的玉筋魚(yú)南、北世系遺傳分化
　　玉筋魚(yú)不同群體的線粒體基因組全序列分析結(jié)果顯示玉筋魚(yú)南、北世系多個(gè)個(gè)體在16S rRNA基因長(zhǎng)度上均相差2bp。玉筋魚(yú)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(yú)南、北世系間序列變異水平與玉筋魚(yú)南方世系和太平洋玉筋魚(yú)間同源序列變異水平相

6、當(dāng),較玉筋魚(yú)北方世系與太平洋玉筋魚(yú)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(jìn)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(yú)南、北世系和太平洋玉筋魚(yú)的系統(tǒng)進(jìn)化關(guān)系,結(jié)果顯示玉筋魚(yú)北方世系與太平洋玉筋魚(yú)的親緣關(guān)系較近,而與玉筋魚(yú)南方世系的親緣關(guān)系較遠(yuǎn),玉筋魚(yú)南、北世系間高度分化,其分化程度已達(dá)到種間水平。
　　3.赤魟的分子系統(tǒng)地理學(xué)研究
　　(1)對(duì)7個(gè)赤魟群體的線粒體 DNA控制區(qū)序

7、列分析結(jié)果顯示,赤魟具有較高的遺傳多樣性,沒(méi)有檢測(cè)到與地理相對(duì)應(yīng)的譜系結(jié)構(gòu),大部分海水群體(臺(tái)州、溫州、寧德和漳州)間存在顯著的遺傳結(jié)構(gòu),為非隨機(jī)交配群體,分析認(rèn)為其可能與赤魟底棲的生活習(xí)性、移動(dòng)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(guān)。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(jié)果可能受到樣品量的影響。中性檢驗(yàn)、核苷酸不配對(duì)分布及Bayesian skyline plots分析結(jié)果表明赤魟群體經(jīng)歷了早更新世的群體擴(kuò)

8、張事件。
　　(2)基于4對(duì)AFLP選擇性引物對(duì)7個(gè)赤魟群體進(jìn)行分析,結(jié)果顯示赤魟呈現(xiàn)出較高的遺傳多樣性水平,沒(méi)有檢測(cè)到與地理相對(duì)應(yīng)的譜系分支,海水群體(臺(tái)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(yàn)結(jié)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(gè)體間未檢測(cè)到遺傳差異。
　　(3)運(yùn)用磁珠富集法篩選出10對(duì)多態(tài)性較高的微衛(wèi)星引物,基于熒光標(biāo)記分型對(duì)4個(gè)赤魟群體進(jìn)行研究,

9、結(jié)果顯示赤魟群體具有較高的遺傳多樣性水平;遺傳結(jié)構(gòu)分析結(jié)果與AFLP結(jié)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(gè)體被分配到一個(gè)自由交配組群,Mantel檢驗(yàn)結(jié)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(xí)性、移動(dòng)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(jié)構(gòu)。
　　4.魟屬魚(yú)類系統(tǒng)進(jìn)化研究
　　本研究首先分析了5種魟屬魚(yú)類、1種翼魟屬魚(yú)類及1種新魟屬魚(yú)類的線粒體控制區(qū)結(jié)構(gòu)。7種魟的控制區(qū)

10、長(zhǎng)度均在1860bp以上,但其種內(nèi)變異位點(diǎn)比例均在1.3％以下,在結(jié)構(gòu)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(fù)序列,其他魟?lì)惥嬖趦煞N重復(fù)序列,TAS基序位于第一種重復(fù)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?lì)惥嬖谥貜?fù)序列,但重復(fù)基序、長(zhǎng)度與重復(fù)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(biāo)記,在每個(gè)片段獨(dú)立分析的基礎(chǔ)上,利用貝葉斯聯(lián)合模