银鲳群体遗传多样性及鲳属鱼类分子系统进化关系

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银鲳(Pampus argenteus)隶属于鲈形目(Perciformes)、鲳科(Stromateidae)、鲳属(Pampus),在我国诸海域均有分布,是我国重要的经济鱼种和潜在的增养殖对象。由于过度捕捞和栖息地生境变化,我国银鲳资源量和种质呈下降趋势,然而目前有关我国沿海银鲳种质资源遗传多样性的研究还相对匮乏。本研究以分布于我国沿海不同地理群体银鲳为研究对象,采用形态学、生物化学(肌肉生化组成)及多种分子生物学手段从表型和基因型水平逐层深入地对其群体遗传多样性和遗传结构进行了较为全面的研究。另外,利用线粒体细胞色素b(Cyt b)和16S核糖体RNA(16S rRNA)基因序列分析,探讨了鲳属鱼类的分子系统进化关系。研究结果包括以下4个方面:   1.银鲳地理群体间及与其近缘种间的形态差异   利用多变量形态度量学方法对分布于渤海、黄海及东海近海的5个银鲳地理群体,即河北黄骅(HH)、江苏连云港(LYG)、浙江舟山(ZS)、浙江洞头(DT)和福建霞浦(XP)群体以及东海区的银鲳、翎鲳(P. punctatissimus)和中国鲳(P.chinensis)群体的形态变异进行了分析。①从19个外形框架参数指标分析上看,5个银鲳地理群体间具有一定的形态变异。聚类分析表明,5个地理群体可以分为4组,LYG群体与ZS群体欧氏距离最小,首先聚为一组;然后与HH群体聚为一组,继而与DT群体聚在一起,最后与XP群体聚在一起。建立了5个地理群体的判别公式,总体判别准确率85.71%。典型变量分析图显示,HH、LYG和ZS群体之间以及DT和XP群体之间具有较多的重合区域。②银鲳和翎鲳形态较为相似,而与中国鲳形态差异较大。3种鲳鱼形态上存在着明显差异,利用4个形态参数就可以将3种鲳鱼100%予以区分。3种鲳鱼形态变异部位主要集中的头部和尾部。   2.银鲳地理群体间及与其近缘种间体成分的生化差异   对4个银鲳地理群体,即河北黄骅(HH)、江苏连云港(LYG)、浙江舟山(ZS)和广东惠来(HL)以及翎鲳和中国鲳群体的肌肉生化组成中的常规生化成分、氨基酸和脂肪酸进行了测定和分析,研究发现:①肌肉蛋白成分在ZS和HH群体间存在显著差异(P<0.05)。肌肉粗脂肪含量在4群体间无显著性差异(P>0.05)。4群体间的肌肉氨基酸及必需氨基酸总量差异显著(P<0.05),以LYG群体肌肉中含量最高。4群体间肌肉饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸总量呈现显著性差异(P<0.05)。通过对4群体间肌肉必需氨基酸指数(EAAI)、氨基酸评分(AAS)、化学评分(CS)、多不饱和脂肪酸含量等指标综合比较,认为LYG及ZS群体肌肉的营养价值要优于HH和HL群体,且HH、LYG及ZS群体肌肉生化组成比较相似,而与HL群体差异较大。②养殖银鲳幼鱼的蛋白含量显著低于野生幼鱼,而脂肪含量却显著高于野生幼鱼(P<0.05)。就氨基酸和不饱和脂肪酸含量来讲,养殖幼鱼要明显低于野生幼鱼。组氨酸是野生和养殖银鲳幼鱼的第一限制性氨基酸酸,在饲料配制时应予以关注以保证饲料中必需氨基酸的平衡。此外,必需氨基酸总量和多不饱和脂肪酸含量在饲料配制时也应引起重视。③银鲳粗蛋白含量显著高于翎鲳和中国鲳(P<0.05)。银鲳和翎鲳肌肉的氨基酸和脂肪酸含量较为接近,而与中国鲳差异较大。3种鲳鱼的EAAI以翎鲳最高,银鲳其次,中国鲳最低。3种鲳鱼的A/E值较为接近。   3.银鲳群体遗传多样性及遗传结构   利用线粒体细胞色素b基因序列和AFLP标记技术对我国黄海南部和东海区江苏连云港(LYG)、江苏吕泗(LS)、浙江舟山(ZS)、浙江洞头(DT)、福建霞浦(XP)和福建东山(DS)6个银鲳地理群体间的遗传多样性及遗传结构进行了研究。①线粒体细胞色素b基因序列分析表明:在6个群体116个个体中,共检测到40种单倍型。6个群体均呈现出高单倍性多样性(0.647~0.895)和低核苷酸多样性(0.0008~0.0026)的特点。单倍型邻接关系树的拓扑结构简单,未呈现明显的地理谱系结构。分子方差分析和Fst显示遗传变异来自群体内个体间,而群体间无显著遗传分化。Exact检验表明单倍型在两两群体间分布频率的差异不显著。中性检验和核苷酸错配分析均表明黄海南部和东海银鲳经历了群体扩张,扩张时间约为16000年前。②应用6对AFLP引物对6个银鲳地理群体143个体进行了扩增,结果显示:6对引物共扩增出149个多态位点,多态位点比例为77.63%。综合分析观测等位基因数、有效等位基因数、Nei基因多样性指数和Shannon信息指数等显示,银鲳群体具有较为丰富的遗传多样性。尽管银鲳6个地理群体间的基因流(Nm)较大,但Gst值(0.1054)及AMOVA分析均显示群体间呈现一定的遗传分化,但未呈现一定的地理格局。由此可见,对于银鲳群体遗传多样性的检测,AFLP标记要比Cytb标记灵敏。4.基于线粒体Cytb和16SrRNA基因片段序列的鲳属鱼类分子系统进化关系   对我国近海鲳属鱼类的线粒体Cytb和16S rRNA部分基因序列进行了分析,结合GenBank中部分鲳属鱼类的相应序列,构建了鲳属鱼类的ME和NJ系统发生树。结果表明:鲳属鱼类1123bp的Cytb基因片段序列有141个变异位点,其中简约信息位点136个,未出现插入和缺失,转换/颠换值为4.90;473bp的16S rRNA片段序列中发现有碱基的插入和缺失,共有80个变异位点,简约信息位点67个,转换/颠换值为2.30。从构建的鲳属鱼类系统发生树拓扑结构及种间的遗传距离来看,鲳属鱼类划分为5个种,即银鲳、翎鲳、中国鲳、灰鲳和珍鲳;翎鲳和中国鲳亲缘关系最近,处于系统进化树的顶端,是最新演化的种类;珍鲳是最先分化的种,银鲳也较早分化的种。   综上所述,我国渤海、黄海和东海银鲳群体在形态、生化及DNA水平上均表现出较高的多样性,且群体之间出现一定的遗传分化,但未呈现出一定的地理格局。银鲳群体遗传多样性较高和群体间的遗传分化可能是由于特定群体的生活习性、栖息地环境和生物因子以及海区海洋洋流和近期的群体扩张等因素造成的。从分子水平上确立了鲳属5个种的有效性,且查明了5种鲳属鱼类的系统进化关系。该研究结果填补了银鲳种质资源研究空白,为银鲳资源的有效管理和开发利用提供了科学依据,同时,也为研究鲳属鱼类分类及鲳科乃至更高阶元鱼类间的系统进化提供了基础资料。
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