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星云湖原分布有大头鲤(Cyprinuspellegrini)和杞麓鲤(C.chilia)。为提高渔产量,自20世纪50年代末开始在星云湖等云贵高原的湖泊中引入了大量的鲤鱼(C.carpio)。本论文首先采用形态学方法检测了星云湖大头鲤和杞麓鲤与外来鲤鱼之间的杂交情况,然后采用微卫星标记和线粒体标记着重研究了星云湖大头鲤与外来鲤鱼之间的基因渗透。
以博物馆馆藏的大头鲤、杞麓鲤和鲤的纯种标本作为参照,对1983-1984年和2003年采集于星云湖的两组鲤亚属鱼类样本及2003年12月采集于螺蛳铺大头鲤原种场的大头鲤样本共248个个体进行了形态学测量。形态学测量所采用的形态性状包括须的数目、鳃耙数目和33个可量性状,对33个可量性状进行了主成分分析。可量性状第三主成分显示两组星云湖样本和原种场样本都不具有杞麓鲤的形态特征,因此推测星云湖杞麓鲤已经灭绝。在须的数目、鳃耙数目和可量性状第二主成分上,两组星云湖样本及原种场样本都显示大量个体具有大头鲤和鲤的中间性特征,其中原种场样本显示了较小的变异范围。由此表明星云湖大头鲤与鲤发生了广泛杂交并产生了大量杂交后代,螺蛳铺大头鲤原种场群体仅仅为大头鲤和鲤的一个杂种群体。
对2003年星云湖鲤亚属鱼类样本、原种场大头鲤样本及鲤的纯种参照样本共299个个体进行了微卫星标记分析。通过对微卫星基因型数据进行遗传混合分析估计了星云湖样本和原种场样本的个体混合比例。个体混合比例指个体基因组中鲤基因所占比例(1代表鲤纯种;0代表大头鲤纯种)。星云湖样本的个体混合比例连续分布于0和1之间,并呈现了趋近于0和趋近于1的双峰分布模式;原种场样本的个体混合比例呈现了趋近于0的单峰分布模式。结果表明星云湖大头鲤与鲤通过广泛的基因渗透产生了一系列具有不同基因渗透水平的个体,并形成了大头鲤和鲤的两个基因渗透群体;螺蛳铺大头鲤原种场群体仍然包含较高比例的大头鲤基因。
对星云湖2003年样本中10个大头鲤形态型个体、10个鲤形态型个体和20个中间形态型个体及螺蛳铺大头鲤原种场样本中随机抽取的10个个体进行了线粒体控制区序列测定。通过序列比对和构建系统发育树得到以下结果:大头鲤形态型个体中8个个体具有大头鲤单倍型,2个个体具有鲤单倍型;鲤形态个体中9个个体具有鲤单倍型,1个个体具有大头鲤单倍型;中间形态个体中10个个体具有鲤单倍型,10个个体具有大头鲤单倍型;原种场样本所有个体都具有鲤的单倍型。由此表明星云湖大头鲤与鲤之间发生了双向的线粒体DNA渗透,螺蛳铺原种场群体仅具有鲤的线粒体DNA。
本论文通过形态学分析、微卫星标记分析和线粒体标记分析证实星云湖大头鲤与外来鲤鱼发生了广泛的杂交和基因渗透。我们认为应该对星云湖大头鲤采取一些保护措施,以阻止鲤基因的继续渗入,并尽可能恢复其种群纯度和丰度。这种由于外来鲤鱼的引入而与土著鲤鱼发生杂交,导致土著鲤鱼种质改变的情况在云贵高原的湖泊中具有广泛的代表性。