长江流域鲂属鱼类遗传多样性、物种分化及厚颌鲂的生态适应

来源 :中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:vivi8133
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鲂属(Megalobrama)隶属于鲤形目(Cypriniformes)、鲤科(Cyprinidae)、鲌亚科(Culterinae),包括5个物种:鲂(Megalobrama skolkovii)、厚颌鲂(M.pellegrini)、团头鲂(M.amblycephala)、广东鲂(M.terminalis)和长体鲂(M.elongara)。除长体鲂外,其余4种鲂属鱼类均为各自分布区内重要的经济鱼类。其中,广东鲂为珠江特有种,鲂是广布种,团头鲂和厚颌鲂为长江特有,厚颌鲂是长江上游特有鱼类。  近年来,由于人类活动的影响,鲂属鱼类资源受到严重破坏,特别是长江上游特有鱼类厚颌鲂。本研究主要选择了长江流域分布的3种鲂属鱼类为研究对象,采用线粒体和核基因序列研究了它们的系统发育关系,并且用线粒体和微卫星标记,分别对3种鲂属鱼类不同地理种群的遗传多样性和种群历史动态进行了分析。另外对长江上游一级支流龙溪河厚颌鲂种群的生态演化动态进行了分析。以期为鲂属鱼类的保护提供理论依据。  1.共采集到鲂属鱼类469尾,其中鲂198尾,厚颌鲂197尾,团头鲂74尾。以伍氏华鳊(Sinibrama wui)、鳊(Parabramis pekinensis)、黑尾近红鲌(Ancherythroculter nigrocauda)、红鳍原鲌(Cultrichthys erythropterus)和蒙古鲌(Culter mongolicus)为外类群,对鲂属鱼类进行系统发育分析。对线粒体(mt DNA)细胞色素b(cyt b)基因序列进行分析,获得451条长度为1140bp的cyt b序列,共有73个单倍型。采用邻接法(NJ,neighbor-joining)和贝叶斯法(BI,Baysian)两种方法构建系统发育树,拓扑结构一致。结果表明3种鲂属鱼类样本之间有混杂和交叉,系统树上没有各自分开分开。采用核基因早期生长反应-1基因(early growth response-l gene,egr-1)进行分析,获得455条长度为795bp的egr-1基因部分序列,共有20个单倍型。进行NJ和BI系统发育树构建,拓扑结构一致。结果显示和cytb基因结果一致,3种鲂属鱼类没有各自形成单系。物种分化研究表明,鲂属鱼类的分化属于复系,处于物种分化的早期阶段。  2.选用cytb和微卫星(simple sequence repeat,SSR)两种分子标记,对洞庭湖、鄱阳湖、杭州、桐庐和蕉岭5个地理群体共计233尾鲂的遗传多样性和地理种群分化及种群历史动态进行分析,结果显示,cytb序列长度为1140bp,共有58个单倍型。种群遗传多样性较高(单倍型多样性Hd>0.5;核苷酸多样性Pi=0.00332±0.00497~0.00729±0.00919),单倍型多样性和核苷酸多样性最高和最低分别为洞庭湖群体和蕉岭群体。微卫星结果显示5个群体遗传多样性都较高。中性检验结果表明,洞庭湖群体显著偏离中性进化,其他都符合中性进化。除杭州和桐庐群体外都发生了种群扩张,扩张时间为0.13~0.22百万年前。两种分子标记显示5个地理群体都发生了不同程度的分化。分子方差分析表明变异主要来自群体内。  3.选用cytb和SSR两种分子标记对木洞、合江和龙溪河共197尾厚颌鲂个体进行了遗传多样性和地理种群分化及种群历史动态研究。结果表明:木洞群体单倍型多样性和核苷酸多样性较高(Hd>0.5,Pi>0.005),而其他群体的单倍型多样性和核苷酸多样性都较低(Pi<0.005)。单倍型多样性和核苷酸多样性都是木洞群体最高(Hd=0.633±0.067,Pi=0.00753±0.00585),龙溪河群体最低(Hd=0.314±0.058,Pi=0.00080±0.00203);微卫星结果显示期望杂合度和多态信息含量较高。中性检验显示仅龙溪河群体显著偏离中性进化假设,约在0.13百万年前发生种群扩张。就cytb而言,三群体都发生了显著分化(Fst>0.15,P<0.01)。就SSR而言,除了龙溪河和合江之外,其他群体间均发生了中度分化(0.05<Fst<0.15,P<0.05)。分子方差分析表明变异主要来自于种群内。  4.选用cytb和SSR两种分子标记对洞庭湖共74尾团头鲂个体进行了遗传多样性和种群历史动态研究。结果显示团头鲂遗传多样性较高(单倍型多样性Hd>0.5;核苷酸多样性Pi>0.005),期望杂合度也较高。中性检验表明洞庭湖团头鲂为平衡进化,未发生扩张,近期未经历瓶颈。  5.对龙溪河厚颌鲂的基础生物学和分子生物学进行研究,并与历史资料比较,结果显示,龙溪河厚颌鲂种群呈现小型化趋势,食物由杂食性转为偏单一,藻类为主,资源量降低等,这些结果均表明厚颌鲂种群出现了生态进化动态演化。分子生物学结果表明龙溪河厚颌鲂种群遗传多样性偏低,近期经历了瓶颈效应,存在近交,个体亲缘关系分析显示,繁殖群体多数个体参加了一次繁殖,少数个体参加多年繁殖。说明龙溪河厚颌鲂的遗传现状较差,急需保护。
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