中国对虾种群生物学特征演变及遗传多样性评价

来源 :上海海洋大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yuanlaiyizhizailiula
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中国对虾(Fenneropenaeus chinensis)是渤海的重要经济种类之一,因受到过度捕捞、栖息水体污染、病害频发以及长期大规模人工增殖放流等诸多因素影响,资源量波动较大,从曾经鼎盛时期的3.9万吨(1979年)下降到历史最低点的500吨(1998年),在历经38年之久的中国对虾增殖放流后,其资源量一度又恢复到1万吨左右(2016年)。可见,增殖放流是保护和修复中国对虾资源的重要举措。中国对虾经历了资源衰退危机后的种群重建,其种群生物学和种群遗传学分别发生了哪些变化?这一系列变化又对渤海其他渔业生物产生了哪些影响?为了回答这两个问题,本文以渤海中国对虾作为研究对象,梳理了近40年中国对虾的种群生物学特征演变及其对渤海渔业资源的影响,评估了渤海中国对虾种群遗传状况,以期为中国对虾乃至渤海渔业资源有效保护和可持续利用提供参考。首先,本文梳理了近40年中国对虾的种群生物学演变过程,分析了中国对虾资源波动对渤海渔业资源结构的影响。研究表明,中国对虾雌虾和雄虾个体的平均体长分别由1981年的201mm、163.5mm增长到2012年的240mm、184mm,生长系数分别由0.018、0.0168下降为0.0102、0.0015,生物个体存在体长增大、生长周期延长的趋势。中国对虾的摄食特征未出现明显改变,幼虾主要以浮游植物为食,成体主要以小型底栖动物为食,兼食浮游动物和小型游泳鱼类。另外,中国对虾在1959年曾作为渤海渔业资源的优势种,生物资源量占比为14.6%,而根据2015年的调查显示,中国对虾在渤海重要经济无脊椎动物中占比不足3%,口虾蛄占比则高达61%,可见中国对虾在渤海甲壳类的优势地位已经完全被口虾蛄取代。在渤海中以中国对虾幼体为食的物种如鲈鱼、小黄鱼幼鱼、大泷六线鱼等资源自上世纪80年代以来呈锐减趋势,春季渔获量由1982年的25kg/h以上下降至2013年的不足5kg/h。渤海中国对虾的饵料生物包括浮游植物、浮游动物和底栖生物的资源密度整体呈下降趋势。其次,为了解当前渤海中国对虾自然群体的遗传多样性水平,选取线粒体Cyt b基因和线粒体D-loop区序列作为分子标记,分析了环渤海地区中国对虾群体的种群遗传结构。研究共采集莱州湾、渤海湾、辽东湾和长岛4个自然地理群体的中国对虾344尾。基于Cyt b的单倍型多样性为0.8270,核苷酸多样性为0.0018,基于D-loop的单倍型多样性为0.9380,核苷酸多样性为0.0085,具有高单倍型多样性,低核苷酸多样性的特点。通过构建Neighbor-Joining系统发育树发现,4个地理群体的中国对虾群体全部聚为一支,每个群体的单倍型没有形成明显的谱系结构。分子方差分析(AMOVA)结果显示遗传变异主要来源于群体内部。Tajima’s D与Fu’s Fs的中性检验值均为负值且统计检验显著(P<0.05),偏离中性选择结合中国对虾的核苷酸不配对分布,证明渤海中国对虾群体经历过种群扩张。对比前人基于D-loop序列的研究结果,发现中国对虾的核苷酸多样性由1999年的0.0198降至0.0085,遗传多样性水平降低。最后,为掌握黄渤海中国对虾的群体进化趋势,探索放流群体对自然群体遗传资源的影响,本研究基于全基因组重测序(WGS)技术对2021年采集的渤海沿岸的2个放流群体(分别来自渤海湾和莱州湾)和3个自然群体(分别来自辽东湾、渤海湾和莱州湾),以及2010年采集自黄海越冬场的1个自然群体共115个中国对虾样本进行群体遗传学研究。共筛选得到492,847个高质量SNP位点。系统进化树和群体遗传结构分析表明,辽东湾自然群体和黄海越冬场群体与其它4个群体间存在微小的遗传结构差异。主成分分析(PCA)结果表明,辽东湾回捕群体虽然聚在一起,但并未出现明显的分群现象,黄海越冬场群体有部分个体从聚集的团簇中分散开来,呈现变异分离趋势,其余各样本都相互聚在一起。历史有效群体大小研究结果表明,黄渤海的中国对虾种群在历史上曾出现过1次有效群体大小分布的最高值,其中,采自渤海的3个自然群体的有效群体数量显著低于2010年黄海越冬场样品的有效群体数量。此外,本研究中选择了五组样本进行两两群体间的FST选择消除分析,结果表明2021年采自渤海的3个自然群体相较于2010的黄海越冬场群体,已经出现了遗传结构改变。
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