雙殼貝類DNA分類-貽貝科和牡蠣科DNA條形碼及櫛江珧隱存種研究.pdf

1、如何準確地界定種和鑒定種對生物學家們來講仍然是個難題。盡管已經(jīng)提出許多界定種的方法,尤其是基于DNA的方法,但在實際應用中仍存在很大困難。近年來提出的DNA條形碼技術(shù)由于能快速鑒別大量樣品而迅速成為生物多樣性研究的熱點,但是其作為種界定工具的有效性卻備受質(zhì)疑。相反,基于多種不同來源標記的整合性種界定方法正逐漸成為種界定的有力工具。海洋雙殼貝類雖然是海洋中一個多樣性極豐富的門類,但由于多數(shù)種類研究不足以及研究手段的限制,其多樣性很可能被低

2、估。本論文中,我們驗證了DNA條形碼技術(shù)在兩種雙殼貝類(貽貝科和牡蠣科)種類鑒定中的應用,以及整合性分類方法在海洋隱存種(櫛江珧)發(fā)現(xiàn)中的應用,為研究海洋物種分類、多樣性保護和演化等問題提供借鑒。1.基于線粒體COI的貽貝科DNA條形碼的研究
　　本研究首次驗證了DNA條形碼技術(shù)在貽貝科中的應用性。通過線粒體COI(mtCOI)和16S rDNA片段對貽貝科11種52個樣品進行DNA條形碼分析。通過構(gòu)建mtCOI和16S rDNA

3、 K2P鄰接樹,發(fā)現(xiàn)基本上所有種均可形成各自獨立的單系。種內(nèi)和種間K2P(Kimura's2-parameter)遺傳距離計算結(jié)果顯示,除個別種和個體外,其種間距離一般高達20％以上,遠遠大于其種內(nèi)遺傳差異。同時在紫貽貝、凸殼肌蛤和曲線索貽貝中檢測到線粒體異質(zhì)性現(xiàn)象。結(jié)果說明,基于mtCOI的DNA條形碼技術(shù)在貽貝科物種的鑒定中具有可行性:然而由于線粒體雙單親遺傳模式和線粒體異質(zhì)性現(xiàn)象的存在,應用DNA條形碼進行貽貝科種類鑒定時要分外謹

4、慎。2.基于系統(tǒng)發(fā)生和距離法的牡蠣科DNA條形碼研究
　　牡蠣科牡蠣是一類形態(tài)極多變而且分布較廣泛的生物類群,其分類和發(fā)生關(guān)系長期以來一直困擾著分類學家和系統(tǒng)發(fā)生學家。本研究首次利用公共數(shù)據(jù)庫的DNA序列(mtCOI和16S rDNA),通過基于距離法的DNA條形碼技術(shù)和系統(tǒng)發(fā)生方法,對牡蠣科種類進行了鑒定分析。首先利用系統(tǒng)發(fā)生分析重構(gòu)牡蠣科兩種線粒體基因的系統(tǒng)發(fā)生關(guān)系,其次計算各種類種內(nèi)和種間K2P遺傳分化距離。通過系統(tǒng)發(fā)生關(guān)系

5、的重建,發(fā)現(xiàn)所有種類(包括近緣種在內(nèi))在兩種基因發(fā)生樹上均可以形成分化明顯的支系。16SrDNA種內(nèi)變異與種間分化有所重疊。但是mtCOI基因的種內(nèi)平均種內(nèi)距離僅為0-1.4％(最大2.2％),平均種間距離則為2.6-32.2％(最小為2.2％),表明雖然距離差距較小,但是條形碼間隙(barcoding gap)仍然是存在的。分析結(jié)果證實了DNA條形碼和系統(tǒng)發(fā)生方法在牡蠣種類鑒定中的有效性。3.基于多重標記分析的櫛江珧隱存多樣性和雜交研

6、究
　　越來越多的研究通過結(jié)合多種數(shù)據(jù)類型(例如,mtDNA、核基因和形態(tài))的分析方法在海洋中發(fā)現(xiàn)了隱存種的存在。對這些隱存種的闡釋增加了我們對海洋物種多樣性和演化歷史的認識。櫛江珧(Atrina Pectinata)具有多變的外部形態(tài),因此被認為可能存在隱存種。本研究利用mtCOI、核ITS(nrlTS)基因以及形態(tài)特征標記對采自中國沿海的16個及日本沿海的1個櫛江珧群體進行分析,探討隱存種的存在以及隱存種之間是否曾經(jīng)發(fā)生過雜交

7、。DNA條形碼基因mtCOI系統(tǒng)發(fā)生分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)了6個分化明顯的線粒體支系,支系內(nèi)變異僅為0.4-0.8％,而支系間分化則達4.3-22.0％,說明可能為6個隱存種。通過nrITS系統(tǒng)發(fā)生關(guān)系重建發(fā)現(xiàn)了5個分化顯著的支系,支系問遺傳距離為3.7-30.3％。這5個核基因演化支系分別與線粒體支系1-4和(5+6)基本相對應,證明了5個獨特的演化支系的存在。同時發(fā)現(xiàn)單個個體中存在分化明顯的多個nrlTS序列,清楚地表明這些演化支系間在不遠的