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以线粒体COI基因序列为分子标记,在不同的时间和空间尺度上研究了两种淡水轮虫-萼花臂尾轮虫(Brachionus calyciffiorus)和卜氏晶囊轮虫(Asplanchna brightwelli)的遗传分化,并筛选出2种适用于萼花臂尾轮虫的新型分子标记。主要研究结果如下:
1.分别追踪了北京市西海(西城区)水体中萼花臂尾轮虫和卜氏晶囊轮虫的季节性遗传变化。结果显示,这2种轮虫均为姊妹种复合体,并且呈现出不同的时间变化模式。前者符合“窄生态位”姊妹种的季节演替模式,而后者则表现为“宽生态位”姊妹种的频率波动和“窄生态位”姊妹种的演替同时存在,前者的姊妹种重叠程度高于后者。另外,萼花臂尾轮虫复合体内,各个姊妹种都有一个“优势”单倍型在种内占有较高比例;而卜氏晶囊轮虫复合体内,“宽生态位”姊妹种由多个具有较大遗传分化的单倍型轮流占据优势。
2.在北京市区选取10个不同大小的水体,同时调查各个水体内萼花臂尾轮虫和卜氏晶囊轮虫的遗传组成和分化模式。结果表明,萼花臂尾轮虫复合体在研究区域内的分布具有明显的结构,而卜氏晶囊轮虫复合体没有明显的结构,但片断化程度更高,甚至相邻水体之间也可观察到高度的遗传分化。这种小区域范围内的种群分化可用姊妹种的拓殖优先权以及建群效应的联合作用来解释。相邻或遗传分化较低的各个水体之间,水体的面积与种群的遗传多样性之间有一定关系,面积较大的水体,其中的遗传多样性高于面积较小的水体。但是,水体的大小或永久性本身,并不能完全决定种群的遗传多样性的高低。
3.比较了辽宁、北京、河北、安徽、湖北、福建地理种群的萼花臂尾轮虫单倍型以及美国、澳大利亚、西班牙品系之间的遗传差异。系统发育分析显示,除了美国Texas品系(DQ071674)和澳大利亚品系(DQ071675)已经证实为独立的姊妹种,其它的单倍型可被分为5个不同的世系,对应不同的姊妹种。分子钟估算结果表明,这是一个古老的姊妹种复合体,可能在中新世和上新世开始分化(7.07~5.29 myr)。地理分布显示,不同地区的单倍型有部分重叠,世系A和世系B甚至同时出现于不同大陆,进一步证明浮游动物的长距离扩散能力。但是,COI基因序列分析显示遗传距离与地理隔离并没有相关关系,我们推测,相对于异域分化而言,同域分化可能对萼花臂尾轮虫的姊妹种形成更为重要。
4.首次采用ISSR方法对萼花臂尾轮虫(Brachionus calyciflorus)进行PCR扩增,优化出适宜的ISSR-PCR反应体系,并从100条引物中筛选出16条具有良好多态性和重复性的ISSR引物。研究结果显示,萼花臂尾轮虫简单重复序列以(AC)和(AG)的两碱基重复为主,筛选出的ISSR引物扩增共得到114个位点,66个多态位点,多态性高达57.89%,高于常用于该物种分子生态学研究的线粒体COI基因的多态性。
5.在ISSR-PCR基础上,从简单重复序列区间的序列信息中,初步筛选出5个适用于萼花臂尾轮虫的多态性微卫星位点,其中4个为三碱基重复的完美型位点,另1个为二碱基重复的不完美型位点。根据这5个位点设计的引物从10个萼花臂尾轮虫克隆分别扩增出3-6个等位基因,但多态性和保守性还需要进一步验证。