大眼华鳊遗传多样性和亲缘地理学研究

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大眼华鳊(Sinibrama macrops)隶属于鲤科(Cyprinidae)鲌亚科(Cultrinae)华鳊属(Sinibrama),是我国长江以南淡水生态系统中一种常见的定居性鲤科鱼类,其严格适应淡水生活。该种广泛分布于钱塘江、瓯江、灵江、闽江、珠江、长江等水系,且未见有水产养殖或增殖放流而进行的引种,因此其地理分布能够较好地反应其自然的进化历史,是我们研究淡水鱼类亲缘地理学的好材料。本文从三个层面(水库、单一流域以及全分布区不同水系间)对大眼华鳊(S.macrops)在不同尺度下的遗传结构进行了研究,分别从水库形成,阻隔建立以及历史区系演变等角度探讨了定居性淡水鱼类在散布、定居、进化以及遭受瓶颈效应和种群扩张等过程中的遗传多样性的响应,以期能够了解淡水鱼类的亲缘地理格局及其形成机理。通过本研究,得到的主要结果如下:1、通过对千岛湖不同湖区三个水头的大眼华鳊(S. macrops)种群在形态度量学和分子生物学的比较研究,了解千岛湖中大眼华鳊各地理种群是否发生分化。形态变量的主成分分析(PCA)结果的散布图显示:三个群体的标本重叠在一起,表明三个水域的大眼华鳊没有发生形态上的分化。通过对线粒体D-loop区的序列分析共发现了27个变异位点,35个单倍型。NJ树和单倍型网络图均未显示出各群体有分化的趋势。三个群体的平均碱基组成差异很小,且A+T含量(64.82%)明显高于G+C含量(35.18%),各群体均表现出高单倍型多样性(h)和低核苷酸多样性(π)的特点,汾口的遗传多样性最高(h=0.968±0.018,π=0.00476±0.00049),临岐次之(h=0.968±0.017,π=0.00453±0.00041),富文最低(h=0.937±0.037,π=0.00330±0.00035)。各群体间均具有较强的基因流(Nm>4),其中汾口和富文之间最强(Nm=27.40)。两两群体之间的遗传分化指数(Fst)都呈现出不显著的轻度分化(Fst<0.05,P>0.05)。主成分分析和线粒体序列分析综合表明千岛湖各水域的大眼华鳊属于一个随机交配群体。为了保护这一重要的渔业资源鱼类,建议继续保持千岛湖大眼华鳊的基因流格局,减少人为因素对该物种在库区活动的影响。2、为了分析大眼华鳊(S. macrops)在单一河流中的散布模式和遗传多样性,调查水坝和环境改变与遗传多样性之间的关系,从而分析自然和人工的阻隔是如何影响大眼华鳊的遗传结构和基因交流,我们基于线粒体控制区检测了来自钱塘江的13个群体的大眼华鳊的遗传结构。334个大眼华鳊个体的924bp的线粒体控制区片段被测序出来进行分析。924bp长的序列共发现了42个多态位点,并且定义了72个单倍型。兰溪和嵊州的核苷酸多样性(π=0.00330±0.00035,π=0.00263±0.00027)和单倍型多样性指数(h=0.894±0.033,h=0.724±0.063)要低于其他群体,AMOVA分析显示变异主要来自于种群内部而不是种群之间。种群间的遗传分化指数Fst和平均遗传距离都指示曹娥江的嵊州群体已经和主流的12个群体发生了分化。除了嵊州群体都位于单倍型网络图的A谱系外,其余群体的单倍型都呈现混杂的状态,不与地理分布呈现一致性。歧点分布分析和Tajima中性检测暗示钱塘江主流和曹娥江群体可能有着不一样的种群历史,嵊州种群的扩张时间可能在8.4万年到12.6万年之间。推测嵊州群体的分化可能是由于末次间冰期中海侵海退导致的水系联通和隔离造成的,海水阻隔了这两个区域种群间的基因交流。在钱塘江主流的12个群体间并未观察到由于水坝造成的基因流的干扰以及生境改变造成的多样性的降低提示我们可能水坝对于大眼华鳊的影响是有限的。3、为了了解大眼华鳊(S. macrops)在全分布区的居群扩散模式以及了解其几个地理种群以及大眼华鳊与海南华鳊(Sinibrama melrosei)之间的进化关系,我们对来自于7个水系的大眼华鳊和2个水系的海南华鳊的遗传结构和亲缘关系进行了研究。结果显示:大眼华鳊珠江、长江、闽浙以及海南华鳊九龙江和珠江的线粒体控制区序列歧异度在3%-8%之间,接近或达到了亚种水平的分化,五个地理区域的华鳊分化明显。系统发生分析显示长江位于各群体的进化关系的中心,指示长江可能是大眼华鳊和海南华鳊的起源中心。珠江大眼华鳊群体遗传多样性极低(h=0.067±0.061, π=0.00007±0.00007),推测为偶然事件外迁入珠江水系,应与珠江分布的海南华鳊进入珠江的过程无关。闽浙一带位于一个谱系内,AMOVA分析、遗传分化指数(Fst)以及遗传距离(Da)都提示闽江与各水系间的遗传结构的均一度最高,钱塘江、交溪群体发生分化,扩张时间以及网络结构分析显示该区域内的扩散中心应该是闽江。对闽浙各群体的遗传结构和种群历史分析显示闽江、钱塘江曾先后经历明显的扩张,而其他群体未发生明显的扩张,提示可能是水系规模影响了遗传结构的形成。另外,海南华鳊九龙江群体与大眼华鳊亲缘关系更近,认为是小水系受到遗传漂变的影响而限制了突变,使得该群体保留了更为原始的单倍型造成的。
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