鲟形目(Acipenseriformes)分为匙吻鲟科(Polyodontidae)和鲟科(Acipenseridae),是原始硬鳞下纲存在的唯一一目。鲟形目最早出现于侏罗纪时期,距今已有2亿年的历史。分化时间长、进化速度缓慢,因而在脊椎动物的进化中具有相对重要的作用。目前公认的鲟形目包含27种,且分布广泛,后因污染、过度捕捞和洄游路径打断等原因,很多物种已灭绝或濒危灭绝。因此,研究鲟鱼的进化关系对解决鲟鱼分类和物种保护具有重要的意义。本研究共分三章:第一章、采用古DNA提取方法获得福尔马林固定的不同保存时间样本的DNA,以新鲜匙吻鲟线粒体基因组设计Baits,“钓取”固定样本中的线粒体基因组序列,进行二代Illumina测序,获得线粒体基因组序列。处理1小时、1天、10天、30天、150天的匙吻鲟样本测得的线粒体基因组序列长度为16,524 bp,覆盖率为100%,目标序列比率均大于45%,错误率均为0。另外,采用Q-ratio方法检测固定时间对DNA片段化的影响:前端引物保持不变,设计4种右端引物分别进行PCR扩增,目标片段长度分别为41 bp、129 bp、305 bp和650 bp,计算Q-ratio值。结果前三组引物在各样本DNA中均扩增成功,650 bp片段引物仅在固定1小时的样本DNA中扩增成功;固定时间越长,各组引物所得到的Q-ratio比值越低,DNA片段化程度越大。此研究结果将为提取福尔马林固定标本DNA用于分子遗传学研究提供参考。第二章、采用基因富集和二代测序技术,获得9种鲟鱼的线粒体全基因组序列,并以此构建系统关系树,重建鲟鱼的系统发育关系。9个物种的线粒体基因组长度为16,443 bp–16,785 bp,包含13个蛋白编码基因、2个r RNA基因、22个t RNA基因和1个非编码基因。用13个蛋白编码基因中的第一、二位编码子、2个r RNA基因、22个t RNA基因构建的系统进化树和全线粒体基因组构建的系统进化树拓扑结构相同。以匙吻鲟为外群,其他8种鲟鱼分为三支:1)密西西比铲鲟(Scaphirhynchus platorynchus);2)中华鲟(Acipenser sinensis)、达氏鲟(Acipenser dabryanus)、史氏鲟(Acipenser schrenckii)和达氏鳇(Huso dauricus);3)俄罗斯鲟(Acipenser gueldenstaedtii)、小体鲟(Acipenser ruthenus)和欧洲鳇(Huso huso)。由进化树可见,鳇属非单系群,两个物种分别镶嵌在鲟属种间;中华鲟和达氏鲟是姐妹物种。前人用不同线粒体基因研究的结果相互矛盾,也和我的研究结果不尽一致,说明仅用部分线粒体基因研究鲟鱼进化关系的不可靠。对相关研究具有重要的借鉴和参考价值。第三章、选用雀鱔核基因中的14,054个单拷贝基因制成baits,通过基因捕获技术和二代测序获得鲟鱼中相应的单拷贝基因序列。通过组装和拼接,获得9种鲟鱼共有的单拷贝基因1,202个,总长度为330,060 bp。以雀鱔为外群,构建系统进化树。8种鲟鱼共分为三个分支:1)匙吻鲟(Polyodon spathula);2)中华鲟(Acipenser sinensis)、达氏鲟(Acipenser dabryanus)、史氏鲟(Acipenser schrenckii)和达氏鳇(Huso dauricus);3)俄罗斯鲟(Acipenser gueldenstaedtii)、小体鲟(Acipenser ruthenus)和欧洲鳇(Huso huso)。由进化树可见,鳇属非单系群,两个物种分别镶嵌在鲟属种间;中华鲟和达氏鲟是姐妹物种,此外还发现达氏鳇和史氏鲟为姐妹物种。与线粒体基因组所构建的进化树相比较,鳇属两物种镶嵌在鲟属种间及中华鲟和达氏鲟的关系时相似的,但在本实验中发现鳇属中的达氏鳇和鲟属中的史氏鲟是以姐妹物种的形式存在的,这是线粒体基因所没发现的。本研究为鲟鱼系统进化关系研究提供了多个单拷贝基因分子标记,并为长期以来鲟鱼系统划分和争论提出了新的观点和证据。