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本文以分布于中国沿海的厚蟹(天津厚蟹、侧足厚蟹、日本厚蟹、伍氏厚蟹)及方蟹总科的其他6种蟹类为研究对象,采用多变量形态度量学及线粒体DNA测序技术,对厚蟹的群体遗传学及分子系统学进行了研究,旨在揭示厚蟹的遗传多样性及其种间的分子系统发育关系,并通过16S rRNA序列分析对厚蟹的分类地位做出评价。
对10群体天津厚蟹和侧足厚蟹33项形态比例参数进行了3种多元分析和差异系数(CD)的计算。聚类分析并没有把原本分属于2个种的天津厚蟹6个群体和侧足厚蟹4个群体作为2个种而分开,而是除侧足厚蟹泉州群体外的9个群体聚类到一起,10个群体之间的欧氏遗传距离也表明它们之间有着较近的亲缘关系。判别分析结果显示,除侧足厚蟹泉州群体(88.9%)和天津厚蟹塘沽群体(75.0%)的判别准确率较高外,其余8个群体的判别准确率均较低,且综合判别准确率仅为较低的63.4%,说明各群体之间的形态差异较小,从形态上难以将它们区分开。主成分分析的结果表明,天津厚蟹和侧足厚蟹的10个群体基本重叠在一起,也说明它们之间的的形态差异较小。差异系数(CD)值均小于亚种分类的阈值1.28,表明它们之间的形态差异仍然是属于不同地理种群的差异,还没有达到亚种水平。在同域分布的宁波天津厚蟹和宁波侧足厚蟹群体中出现下眼缘隆脊(突起)介于二者之间的中间过渡类型。提示天津厚蟹和侧足厚蟹有可能交配并产生后代,从另一个方面表明,天津厚蟹和侧足厚蟹可能是同一个物种。
对中国厚蟹的12S rRNA、16S rRNA和COI基因序列进行了测定,并同Genbank中其他厚蟹的序列进行了比较分析,探讨了厚蟹的分子系统进化关系。在上述3个基因片段中,天津厚蟹和侧足厚蟹二者均有许多个体(其中很多个体分布在不同地域)共享同一单倍型,具有相同的序列。因此,基因序列的相同揭示天津厚蟹和侧足厚蟹应为同一种蟹类。3个基因的NJ法和MP法构建的系统进化树显示天津厚蟹和侧足厚蟹的10个群体的所有个体或单倍型首先聚到一起,成为独立的1支,且都具有很高的支持率,也支持二者为同一物种。日本厚蟹和伍氏厚蟹之间12S rRNA基因、16S rRNA基因和COI基因的净遗传距离(分别为4.07%、2.14%、10.91%)非常显著地小于其他厚蟹种间的净遗传距离(最小的也分别为9.46%、5.12%、17.00%),表明二者的亲缘关系很近;3个基因的NJ法和MP法构建的系统进化树也显示日本厚蟹和伍氏厚蟹先于其他种类聚到一起,且都具有很高的支持率。此结果与形态学分类相一致,即厚蟹分为2个亚属,日本厚蟹和伍氏厚蟹归属于仿厚蟹亚属(Helicana),其他厚蟹归属于厚蟹亚属(Helice)。由于仿厚蟹亚属和厚蟹亚属的蟹类在外形上的差异较大,而且本研究的分子数据也表明二者之间存在着很大的遗传差异,因此,建议将此2亚属提升为属。
三齿厚蟹与天津厚蟹和侧足厚蟹之间的16S rRNA基因净遗传距离是所有厚蟹之间最小的,为1.42%,甚至与天津厚蟹和侧足厚蟹(如Hap2与Hap4之间的遗传距离为1.15%)单倍型之间的遗传距离相近;如此小的遗传差异,正如其形态非常相似一样,表明它们之间有着很近的亲缘关系,意味着三齿厚蟹与天津厚蟹和侧足厚蟹分化的时间最晚。三齿厚蟹与天津厚蟹和侧足厚蟹之间的16S rRNA基因差异小于1.5%,属于种内差异范围,因此有可能是同一物种。
AMOVA.分析的结果显示,天津厚蟹组群和侧足厚蟹组群间的分子差异为-3.05%(P=0.53),组群内群体间的分子差异占34.15%(P<0.01),群体内的分子差异占68.90%(P<0.01):表明,组群间即天津厚蟹和侧足厚蟹之间的遗传分化不显著(ФCT=-0.031;P>0.05),分子差异主要存在于组群内群体间(Фsc=O.331;P<0.01)和群体内。也就是说,天津厚蟹和侧足厚蟹两个物种之间的分子差异不显著甚至小于其群体之间的分子差异。该结果与天津厚蟹和侧足厚蟹的形态学及分子系统学分析的结果一致,进一步表明天津厚蟹和侧足厚蟹应为同一个物种,至于雄性下眼缘隆脊(突起)在二者之间的差异应视为形态上的2种不同的表型。
在天津厚蟹和侧足厚蟹群体内存在着2个明显的单倍型类群,这2个单倍型类群间的分化发生于更新世中期,更新世冰期的气候变迁导致海平面下降使西北太平洋边缘海之间产生隔离,有可能成为2个单倍型类群之间发生分化的原因。2个单倍型类群在地域上的分布频率具有明显的差异。AMOVA分析及群体间分化指数F<,ST>值均显示,天津厚蟹和侧足厚蟹群体间及群体内存在明显的群体遗传结构;该结果提示,尽管天津厚蟹和侧足厚蟹的幼体具有较强的潜在扩散能力,但天津厚蟹和侧足厚蟹群体间的基因交流却非常有限。核苷酸不配对分布分析和中性检验的结果表明,2个单倍型类群都经历过群体扩张。在东海同时出现2个单倍型类群,很可能是由于末次冰盛期过后在中国东海新的栖息地上群体重建引起的。厚蟹和方蟹总科的其他6种蟹类的16S rRNA基因分子数据表明,厚蟹与两种近方蟹的遗传距离都显著地小于与其他方蟹之间的遗传距离。而采用NJ法构建的系统进化树的拓扑结构也显示,所有的厚蟹与属于弓蟹科的肉球近方蟹和绒螯近方蟹聚为一支;属于相手蟹科的2种相手蟹聚为一支;属于方蟹科的白纹方蟹和属于斜纹蟹科的瘤突斜纹蟹又各自成为一支。因此,本研究结果进一步明确了厚蟹的分类地位,支持将厚蟹从相手蟹科移到弓蟹科。