长江上游犁头鳅遗传多样性研究

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犁头鳅(Lepturichthys fimbriata)是一种底栖的小型鱼类,喜急流,产漂流性卵,主要分布在长江中上游干流及其支流。近年来,随着长江上游流域梯级水电站的建设运行,犁头鳅的适宜栖息地正逐渐被压缩,加上水域污染及过度捕捞,部分支流已很难发现犁头鳅的踪迹,其资源量面临下降的趋势。因此,本研究沿长江上游流域共采集7个种群的犁头鳅,利用微卫星和线粒体标记,在分子层面上探究长江上游犁头鳅的遗传多样性、遗传结构和种群历史动态,并提出保护建议。主要内容和结果如下:1.微卫星引物开发基于Illumina Novaseq 6000高通量测序技术开发犁头鳅多态性微卫星位点。高通量测序返回25180条可用微卫星序列,从中挑选出180对微卫星位点用于多态性筛选,最终获得22对扩增效果良好的微卫星多态性位点。22对多态性微卫星位点的等位基因数(NA)在9~30之间,观测杂合度(HO)范围在0.48~1.00之间,期望杂合度(HE)范围在0.70~0.98之间,多态性信息含量(PIC)为0.75~0.96,表明本研究开发的引物多态性较好。2.基于微卫星标记的遗传多样性研究从22对多态性微卫星位点中挑选出8对稳定扩增且多态性较好的微卫星位点,对长江上游攀枝花、巧家、南溪、合江、朱杨溪、巴南及岷江的犍为等7个江段共189个个体进行遗传多样性及遗传结构分析。结果显示:平均等位基因数(NA)范围为6.88~20.75,平均观测杂合度(Ho)范围为0.78~0.89,平均期望杂合度(HE)范围为0.89~0.92,平均多态信息含量(PIC)为0.77~0.90,表明犁头鳅具有较高水平的遗传多样性。分子方差分析(AMOVA)显示种群内的遗传变异(99.47%)显著大于种群间的遗传变异(0.53%),表明犁头鳅种群间不存在遗传分化(FST=0.0053),并且种群间基因交流频繁(Nm>4)。Structure聚类分析结果进一步显示长江上游7个种群的犁头鳅遗传组分相似,聚为1组,表明犁头鳅7个种群间不存在遗传分化。3.基于线粒体DNA的遗传多样性分析采用Cyt b基因(234条)和D-loop序列(220条)分析犁头鳅7个种群的遗传多样性。结果显示:Cyt b基因中共检测到84个变异位点,定义了90个单倍型,总样本单倍型多样性(Hd)和核苷酸多样性(Pi)分别为0.95和0.0039;D-loop序列中检测到90个变异位点,定义了124个单倍型,总样本单倍型多样性(Hd)和核苷酸多样性(Pi)分别为0.982和0.0076,表明犁头鳅具有较高的遗传多样性。Cyt b基因和D-loop序列的分子方差分析(AMOVA)均显示绝大部分变异来自种群内部,两两种群间基因流绝对值均大于4,表明基因交流频繁,遗传分化指数(FST)均小于0.05表明犁头鳅不存在遗传分化;NJ系统发育树以及单倍型网络连接图显示犁头鳅单倍型不按地理分布聚类,并且没有显示出地理和谱系分化。中性检验结果显示,犁头鳅总样本的Tajima’s D和Fu’s Fs均为负值,但Cyt b的Tajima’s D未达到显著水平,Cyt b和D-loop的单倍型错配分布图分别呈单峰和双峰曲线模式。结合BSP进一步分析,犁头鳅在距今6.5万年前左右(第四世纪大理冰期)发生了种群扩张事件。
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