中华绒螯蟹群体的形态学及遗传学研究

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中华绒螯蟹(Eriocheir sinensis)隶属于十足目(Decapoda)、方蟹科(Grapsidae)、绒螯蟹属(Eriocheir),广泛分布于我国沿海诸省各大水系。因其肉味鲜美、营养价值高,是我国重要的水产经济物种。由于长期的过度捕捞,中华绒鳌蟹野生资源量已日渐匮乏。目前,中华绒螯蟹的增殖放流和人工养殖等人为活动已造成不同水系种质资源严重混杂。本研究通过传统形态学和线粒体DNA控制区分子标记对中国北方各大水系中华绒螯蟹的群体进行分析研究,系统地比较了不同水系中华绒螯蟹群体间的遗传多样性水平和遗传结构;运用线粒体DNA控制区分子标记对山东东营市垦利县黄河三角洲自然保护区内中华绒螯蟹放流群体和自然群体的遗传多样性及群体遗传结构展开研究,并综合运用线粒体DNA控制区分子标记和微卫星DNA分子标记,对自然保护区内中华绒螯蟹的增殖放流效果进行评估;对绒螯蟹属4个种的线粒体D-loop和COI、Cyt b基因片段序列进行比较研究,并进行了绒螯蟹系统发育关系研究,探讨了冲绳绒螯蟹分类地位。1.中华绒螯蟹形态学研究使用传统形态学方法对4个中华绒螯蟹群体(盘锦、东营、苏州、南京)共123只个体进行形态学测量,利用判别分析等方法对测量的18个形态学指标进行多元统计分析。单因子方程分析结果显示,南京群体与苏州群体6个性状指标存在显著差异,苏州群体与盘锦群体之间5个性状指标存在显著差异;判别分析结果显示,各群体判别准确率为71.4%~84.2%,综合判别正确率为77.70%,判别分析散点图显示各群体个体杂乱分布,各群体间均不存在明显的界限;主成分分析结果显示前6个主成分解释82.1%的形态差异,形态差异主要集中于头胸甲和第三颚足形态特征;聚类分析结果显示盘锦和南京群体首先聚为一支,然后跟东营和苏州群体分别聚类。多元统计分析结果均表明四个群体的形态特征不存在显著的差异。2.基于线粒体控制区的中华绒螯蟹群体遗传学分析为研究中华绒螯蟹群体的遗传结构及遗传多样性现状,对图们江、丹东、盘锦、垦利、南京5个中华绒蝥蟹(Eriocheir sinensis)野生群体线粒体控制区高变区进行了测序和分析。结果显示:在长度为458bp的控制区高变区序列上,114个中华绒螯蟹个体中共检测到54个单倍型;5个群体的单倍型多样度为0.848±0.070~0.952±0.032,核苷酸多样度为0.010±0.006~0.019±0.010,表明中华绒螯蟹具有丰富的遗传多样性。5个群体间存在不同程度的遗传分化,其中丹东群体与南京群体之间的遗传分化最大,遗传差异显著(Fst=0.13,P<0.05),垦利群体与南京群体之间遗传分化较小,遗传差异不显著(Fst=0.02,P>0.05),盘锦和图们江群体间的遗传分化最小,遗传差异不显著(Fst=-0.004,P>0.05),确切P检验表明南京与垦利、图们江与盘锦群体间存在随机交配现象;单倍型网络图和NJ系统发育树均未检测到明显的谱系结构。3.中华绒螯蟹增殖放流群体与自然群体遗传多样性比较分析为揭示中华绒蝥蟹增殖放流群体与野生群体的遗传结构及遗传多样性水平,对采自垦利县黄河三角洲自然保护区内的3个自然群体和1个放流群体进行群体遗传学研究。研究结果表明在长度为455bp的线粒体控制区片段中,放流群体单倍型多样度为0.950±0.021,3个自然群体单倍型多样度为0.932±0.031~0.983±0.017,放流群体与自然群体均处于较高水平:放流群体核苷酸多样度为0.019±0.010,自然群体为0.018±0.009~0.023±0.012,两者均处于较高水平。在50个单倍型中,9个单倍型是放流群体与自然群体共享单倍型。群体间遗传分化指数Fst值和AMOVA分析结果显示放流群体和自然群体之间遗传差异不显著(P>0.05),单倍型最小跨度树和NJ系统发育树均未检测到明显的谱系结构。4.基于两种分子标记的中华绒螯蟹增殖放流效果评价为评估中华绒螯蟹增殖放流效果,探讨放流群体对自然群体的补充贡献,本研究采用线粒体DNA标记和微卫星标记开展了中华绒螯蟹放流效果评价研究,并对两种分子标记在中华绒螯蟹放流效果评估中的优劣性进行了分析比较。线粒体控制区序列分析结果显示,放流群体40只个体与72只回捕中华绒螯蟹个体共享6个单倍型,排除50只非放流个体,占回捕样品总数的69.44%;微卫星标记结果显示,67只回捕中华绒螯蟹为非放流个体,占回捕样品总数的93.05%。综合两种分子标记结果,共确定3只回捕样品为放流个体,占回捕样品总数的4.17%。5.4种绒螯蟹线粒体DNA部分片段比较分析对4种绒螯蟹的线粒体DNA的COI、D-loop和Cyt b基因片段进行比较,并且利用线粒体DNA的COI和Cyt b基因片段进行序列联合分析,研究了绒螯属4个种间的系统发育关系。中华绒螯蟹、合浦绒螯蟹、日本绒螯蟹和冲绳日本绒螯蟹种内个体间遗传距离远远小于种间遗传距离;冲绳日本绒螯蟹与日本绒蝥蟹的Fst值为0.942,该值与其他3种绒螯蟹间Fst值(0.922~0.950)相差不大,甚至大于冲绳日本绒螯蟹与中华绒螯蟹间的Fst值(0.940),且所有统计检验均显著(P<0.05)。基于D-loop分析的结果与蛋白编码基因联合分析所得的结论一致。将日本绒螯蟹和冲绳绒螯蟹划为同一组进行AMOVA分析,结果显示遗传差异主要来源于组内群体间,种间分子差异占87.80%,且统计检验的结果显著(P=0.005)。在NJ、MP和BI法构建的系统发育树中,中华绒螯蟹、日本绒螯蟹、冲绳日本绒螯蟹、合浦绒螯蟹各自形成单系群。Fst值变化范围和AMOVA分析的统计检验结果及系统发育树均表明中华绒螯蟹、日本绒螯蟹、冲绳日本绒螯蟹、合浦绒螯蟹之间存在较大的遗传分化,冲绳日本绒螯蟹与其他3个种的遗传分化达到种上水平。因此,中华绒螯蟹、日本绒螯蟹、冲绳日本绒螯蟹、合浦绒螯蟹应为4个有效种。
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