中国鲻科鱼类系统发生及鲻鱼(Mugil cephalus)群体遗传结构的研究

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鲻科鱼类在世界的热带、亚热带、温带海域均有分布,是世界上分布最广泛的经济鱼类之一,是许多国家和地区的重要渔业和增养殖对象。由于鲻科鱼类形态的保守性及有效分类特征的缺乏,导致了一些种类鉴定的困难;同时,大多数属种的系统发育关系尚缺乏分子方面的证据。本研究以线粒体DNA分子序列和形态学特征信息为依据,对分布于我国沿海的鲻科鱼类的系统发育关系进行了研究。同时,以取自我国沿海不同水域的鲻鱼(Mugil cephalus)为研究材料,应用形态学方法、分子遗传标记技术逐层深入地对其群体遗传结构、地理群体划分和群体遗传多样性进行了研究。主要研究结果如下: 1、选取17个形态和生态性状,应用支序系统学的原理和方法对我国沿海分布的7属13种鲻科鱼类的分类学、系统学进行研究。以简约法构建的严格一致树由三个大的分支组成:鲻鱼单独形成第一个分支;第二个分支中鮻属的五个种聚在一起与骨鲻属的两个种形成的分支构成姐妹群关系:第三个分支由黄鲻属、凡鲻属、粒唇鲻属和褶唇鲻属的五个种组成。但除了黄鲻和褶唇鲻形成分支节点处的支持率相对较高外(58%),其余所有分支节点的支持率均没有超过30%。较低的支持率可能意味着,由于有效分类特征的缺乏,基于现有的形态性状难于推断我国沿海鲻科鱼类的系统演化关系。 2、利用线粒体12S rRNA、16S rRNA基因序列及其合并序列对我国沿海分布的鲻科鱼类的系统发育关系进行了探讨,使用PAUP软件构建NJ、MP、ML系统树,使用MrBayes软件构建BI树。在忽略小于50%的支持率后,基于不同序列的四种系统树所显示的拓扑结构基本一致,均支持鲻科为单系群,而鲻属为鲻科鱼类中最原始的类群。在所研究的内类群中;骨鲻属和凡鲻属表现出较近的亲缘关系,它们与4种鮻属鱼类构成的分支互成姐妹群关系。系统发育及遗传距离的分析结果均表明:位于我国南、北沿海的鮻鱼可能为两个不同的物种,而分布于我国南、北沿海的鲻鱼也存在着极大的遗传分化。另外,我们的结果支持中国沿海分布的鲻科鱼类的南部起源。 3、运用多变量形态度量学分析方法,对我国沿海的四个鲻鱼群体110个个体的形态变异进行了分析,结果表明:位于我国南部沿海的广东湛江的群体(ZJ)与福建厦门的群体(XM)形态最为接近;位于我国北部沿海河北塘沽群体(HB)与山东青岛群体(QD)的形态最为接近;而南、北部群体间的差异较大。主成分分析的结果表明:四个鲻鱼群体在形态上的差别很大程度上是由身体的高低、长短引起的,主要集中在胸部和尾部。采用9个不同的变量,构建了四个鲻鱼群体的判别公式,判别正确率达到99.1%。 4.运用AFLP标记分析自然分布于中国沿海不同地理鲻鱼群体的遗传多样性和遗传结构。利用5对选择性引物对6个群体118个个体进行了扩增,在150-500bp范围内共得到230个DNA片段,其中多态条带为209个,多态位点比例为90.87%。在种群水平上检测出较高遗传多样性,各群体的多态位点百分率和平均期望杂合度分别为:46.52-64.78%和0.1829-0.2282,平均值分别为:53.91%和0.2074。AMOVA分析显示:39.3%的变异来源于群体间,60.7%的变异来源于群体内,群体的平均ФST值为0.393(P<0.0010),从基于Dice系数构建的个体UPGMA表型树中可以看出大多数个体能较好的聚到其种群所在的分支,少数个体会被聚到其他种群中。这些结果均表明各群体间存在着显著的遗传分化。Mantel test检验结果显示ФST矩阵与地理距离矩阵显著相关(r=0.5434,p=0.0050),表明地理隔离在一定程度上可用来解释种群间的遗传分化。 5.基于线粒体控制区5’端高可变区序列对我国沿海的七个鲻鱼群体、117个个体进行分析的结果显示:没有单倍型在所有的七个群体中均出现,每个群体均存在自己独有的单倍型。由邻接法(NJ)构建的各单倍型的系统发育树中,来自南方组群的四个群体(HN、ZJ、ST、XM)和来自北方组群的三个群体(HB、YK、JS)中的单倍型各自形成一个高支持率的分支。我国南北鲻鱼群体间这种单倍型多样性分布模式、净Tumura and Nei遗传距离(0.5577±0.1421)及较长的估计分化时间(5577000-11154000),以及配对群体间的显著的核苷酸差异数和ФST值(0.8943-0.9464)均表明南北海域鲻鱼群体间存着着极大的遗传分化,甚至可能已分化成不同的物种。核苷酸不配对分布和中性检验的结果表明:南北鲻鱼群体在更新世晚期均经历了群体的扩张,不同的是北方组群具较高的单倍型多样度和较低的核苷酸多样度,而南方群体的单倍型多样度及核苷酸多样度均较高,这意味着我国南、北沿海鲻鱼群体的历史动态明显不同。
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