怒江缺须盆唇鱼种群遗传结构及遗传多样性分析

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缺须盆唇鱼(Placocheilus cryptonemus)隶属鲤科(Cyprinidae),野鲮亚科(Labeoninae),盆唇鱼属(Placocheilus),个体较小,一般体长60~100 mm,体近筒形,吻圆钝。缺须盆唇鱼的主要分布范围在怒江中下游及其少数支流,喜欢栖息在江河下层底质多的地方,伏居于底层岩石间隙,以刮食周丛生物、着生藻类和有机碎屑为生。怒江流域分布的物种多样性十分丰富,气候多变,地理特征独特,是世界生物多样性热点地区之一。缺须盆唇鱼是怒江的特有物种,仅分布在怒江流域,在2004年的《中国物种红色名录》中被列为易危级别。对缺须盆唇鱼的种群遗传结构及遗传多样性的研究,为制定其有效的保护管理措施提供理论指导,同时对怒江流域特有种的研究具有启示作用。本研究运用Cytb和COI两个线粒体基因标记,并结合基于转录组数据开发的微卫星分子标记研究怒江缺须盆唇鱼9个群体的遗传结构及遗传多样性。主要结果如下:(1)基于Cytb基因的缺须盆唇鱼遗传结构及遗传多样性分析将拼接好的序列用软件BioEdit 7.0比对剪切,得到长度为889 bp的Cytb序列。一共检测出14个碱基变异位点,占总数的1.57%。9个采样群体区分出共13种单倍型,从单倍型的分布情况看,有8个单倍型都属于独有单倍型。9个群体的单倍型多样性最高为0.76190(Hd>0.5),而核苷酸多样性在0.00090~0.00271之间,都没有超过0.005。分子方差分析中,90.48%的遗传变异发生在群体内,只有9.52%的遗传变异发生在群体间。总的遗传分化指数为0.09515(P<0.001),表明9个群体间存在显著的遗传变异。核苷酸错配分布结果显示,缺须盆唇鱼鱼群体的单倍型错配分布图呈单峰分布,说明群体进化过程中可能出现扩张。(2)基于COI基因的缺须盆唇鱼遗传结构及遗传多样性分析将拼接好的序列用软件BioEdit 7.0比对剪切,序列保留1104 bp,并对其进行碱基组成的统计,A、T、C、G的平均含量分别为27.2%、29.3%、26.3%、17.2%。9个采样点共定义了9种单倍型,从单倍型的分布情况看,有6个单倍型都属于独有单倍型。登埂河河口(DGH)群体的单倍型多样性和核苷酸多样性都较高,说明群体具有更高的遗传多样性。将已经比对好的Cytb和COI序列一一对应,串联拼接起来,序列总长1993 bp。结果显示,9个群体的单倍型多样性为0.50000~1.00000,大部分群体的单倍型多样性都处于较高的水平,9个群体的核苷酸多样性为0.00088~0.00671。群体间的遗传分化系数为-0.5385~1.0000,大部分群体间都表现出中高度的遗传分化,且达到显著性水平。从系统发育树的结构可以看到,Hap_4、Hap_19在树的分支里面与其他单倍型的距离较远,其代表的群体分别为登埂河河口(DGH)和蛮蚌河(MBH),这里的遗传结构同前面COI和Cytb基因分析的结果相似,DGH和MBH两个群体与其他的群体遗传距离较远,遗传分化也较大。Tajima’s D检验的值大部分都为负值,Fu’s Fs检验的平均值为正值,加上核苷酸不配对分析显示不止一个单峰,说明群体近期未出现扩张。(3)基于转录组微卫星标记的缺须盆唇鱼遗传结构及遗传多样性分析利用MISA微卫星识别工具对1 kb以上的unigenes作SSR分析,在36764个unigene序列中鉴定得到30500个SSR标记,包含SSR的序列数量为18078条。对不同核苷酸类型重复来说,统计出的SSR总数差异较大,碱基重复的总数呈现出递减规律。在不同的碱基重复类型中(考虑序列互补),单碱基重复序列中A/T重复最多,为19266次,缺须盆唇鱼SSR序列不同的类型SSR长度的变化范围很大,长度为10 bp的SSR所占比例最大,达17.8%。随着重复次数的增加,该类型SSR的丰度呈现出逐渐递减的趋势,也就是说,微卫星长度越长,微卫星出现的频率就越低。从转录组数据中已经获得了微卫星序列,可以直接进行微卫星标记引物的筛选,本研究设计了120对微卫星引物,得到58对有清晰条带的微卫星引物,其中有16对微卫星引物多态性较高。本研究中得到了缺须盆唇鱼一共61个等位基因,平均为3.8125个,9个群体的平均观测杂合度为0.9382,平均期望杂合度为0.6321。9个群体的16个位点中,只出现了3个低态信息含量点,其余的全部属于中高度的信息含量,具有较高的遗传多样性。整个群体为中度的遗传分化,遗传分化指数平均值为0.1371;遗传距离最高为0.3943,遗传距离大于0.3的还有6个群体。基于遗传距离构建的系统发育树显示,蛮蚌河(MBH)与席瓦洛河河口(XWL),六库坝址(BZ)和登埂河河口(DGH)聚在一起,说明这两个群体的亲缘关系较近,栗柴坝(LCB)、大兴地(DXD)与其他7个采样群体的亲缘关系都较远。联合2个线粒体基因和基于转录组的微卫星分子标记,对缺须盆唇鱼的遗传结构及遗传多样性进行研究,各种分子标记存在一定的差异,9个群体得到的研究结果并不是完全一致的,但总体结果表明缺须盆唇鱼群体间的遗传多样性水平中等,但遗传分化不明显。
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