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水利工程建设导致的水文情势变动、生境破碎和阻隔对生物遗传多样性和群体遗传结构的长期影响,是近年来在国际和国内广泛关注和存在争议的焦点问题。长江是我国的第一大河,鱼类资源极为丰富,共有鱼类370余种,特有鱼类180余种。作为长江流域南岸最大的支流,乌江流域是我国鱼类生物多样性最丰富的地区之一。从1971年乌江渡电站开工至今,乌江干流和支流规划的12级梯级已有8级电站建成投产,4级待建,其中,乌江彭水水电站是目前乌江干流已建的最后一个梯级。大坝蓄水后形成阻隔,可能对生境连通性及坝上坝下鱼类的基因的交流产生不利影响,从而影响当地重要鱼类的遗传多样性和种群结构。因此,为评估这种阻隔效应和生境破碎化对其作用及其强度,有必要对成库前后的鱼类遗传结构及遗传多样性进行长期监测和评估。
本研究选择可能受乌江彭水水电站建设工程影响的一种乌江重要经济鱼类泉水鱼和一种长江上游珍稀特有鱼类岩原鲤为研究对象,运用当今保护遗传学和分子生态学新的概念、原理和方法,利用开发出的高度多态性微卫星分子标记和线粒体DNA序列数据,在核基因组和线粒体水平上对乌江彭水水电站影响范围内的泉水鱼和岩原鲤群体开展遗传本底调查,评价现存目标物种自然群体的遗传变异水平和遗传结构,研究大坝阻隔、生境缩小和片断化对乌江流域特有和经济鱼类遗传多样性和遗传结构的影响,探讨种群的遗传多样性维持机制和遗传种质资源的保护对策,为长期监测及评估大型水利工程建设对乌江重要特有和经济鱼类的长期生态学效应积累了宝贵的遗传学资料。
本研究主要分为四部分,主要研究结果如下:
第一部分是采用了改良的FIASCO法构建了泉水鱼和岩原鲤微卫星DNA富集基因组文库,分别筛选了15对和36对高度多态性微卫星引物,建立了泉水鱼和岩原鲤的微卫星DNA分子标记体系。同时,将得到的泉水鱼微卫星引物在墨头鱼、白甲鱼和云南盘鮈中;岩原鲤微卫星引物在白甲鱼和中华倒刺鲃群体中进行了扩增,均取得了良好的结果。
第二部分是采用了15个微卫星位点对2006~2009年度四年12个泉水鱼乌江天然群体共293尾样本的遗传结构和遗传多样性进行了研究,同时扩增了222尾泉水鱼各733bp的线粒体控制区片段并进行分析。研究结果表明,乌江流域泉水鱼群体的遗传多样性水平处于较高的水平,群体之间均出现了一定程度的遗传分化,但大部分的遗传变异主要发生在群体内。微卫星和线粒体数据均表明,泉水鱼各群体间遗传分化有在2008年和2009年上升的趋势,可能是群体受到了彭水水电站阻隔而产生随机遗传漂变的结果。
第三部分是用微卫星和线粒体标记研究了长江流域金沙江段、乌江段和大渡河段泉水鱼6个群体共180尾样本的遗传结构和遗传多样性。两种标记均得出金沙江群体和其它江段群体间有着很大的遗传差异的结果,推测泉水鱼金沙江群体和其它江段群体可能在历史进化过程中就已经分化成了不同的地理类群,建议在保护泉水鱼天然群体时应该将金沙江群体作为一个独立的单元来研究。乌江段2008年和2009年群体均受到了显著瓶颈效应的影响,可能与彭水水电站蓄水后生境的变化对泉水鱼的繁殖和群体数量的影响有关。中性检验和核苷酸不配对分布检验反映出泉水鱼群体经历了近期的群体扩张事件,暗示金沙江群体和其它江段群体问显著的地理分化可能是历史上群体扩张的结果而非自然选择的作用。
第四部分是采用了36个微卫星位点对2007~2009三年两个岩原鲤乌江天然群体和一个万州人工繁殖群体共61尾样本的遗传结构和遗传变异进行了研究,同时扩增了48尾岩原鲤各666bp的线粒体控制区片段并进行分析。两种标记均得出万州人工繁殖群体比乌江天然群体具有更为丰富的基因库,其因为可能与人工繁殖群体的亲本来源较为广泛,而天然群体受到近交和随机遗传漂变影响而导致遗传多样性的丧失有关。遗传距离和遗传分化的研究均表明2009年天然群体和人工养殖群体出现了一定程度的遗传分化,推测乌江彭水水电站阻隔带来的建群者效应可能是造成此分化的因为之一。