鱭屬魚類和江鱈的線粒體基因組全序列研究.pdf

1、鱭屬（Coilia）魚類是廣泛分布于太平洋西北部和印度洋中小型魚類，主要棲息于沿岸海域，多進(jìn)行短距離溯河生殖洄游。我國(guó)鱭屬魚類的分類一直存在爭(zhēng)議。江鱈(Lota lota)是鱈科中唯一的淡水魚類，主要分布在北緯40°以北的歐洲、亞洲和北美洲，是北極淡水區(qū)冷水性肉食魚類。本研究對(duì)刀鱭、鳳鱭和七絲鱭的線粒體基因組結(jié)構(gòu)和組成進(jìn)行了分析與比較，并在線粒體基因組全序列水平探討了鱭屬魚類的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系以及刀鱭、鳳鱭的種內(nèi)遺傳分化程度。同時(shí)，比較分析

2、了江鱈三個(gè)區(qū)域內(nèi)個(gè)體的線粒體基因組的結(jié)構(gòu)和組成，并討論了江鱈在分布范圍內(nèi)的遺傳分化。主要結(jié)果如下:
　　1.刀鱭、鳳鱭和七絲鱭線粒體基因組特征分析
　　本研究擴(kuò)增得到刀鱭三個(gè)單倍型類群的線粒體基因組全序列，全長(zhǎng)分別為16896 bp、16900 bp和16896bp;鳳鱭南北世系的線粒體基因組全序列，全長(zhǎng)分別為16964bp和17075bp;七絲鱭線粒體基因組全序列全長(zhǎng)為16851bp。三種鱭屬魚類長(zhǎng)度差異主要由于三者控制區(qū)

3、內(nèi)均存在串聯(lián)重復(fù)序列。三者線粒體基因組包括13個(gè)蛋白質(zhì)編碼基因、22個(gè)tRNA基因、2個(gè)rRNA基因和2個(gè)非編碼區(qū)（控制區(qū)和OL），其排列順序與大多數(shù)脊椎動(dòng)物相一致。在堿基組成上，GC含量在兩條鏈中均具明顯偏倚，但AT含量相差不大，H與L鏈蛋白質(zhì)編碼基因密碼子第三位點(diǎn)分別呈現(xiàn)明顯的反G和反C偏倚，并反映在以相同堿基結(jié)尾的密碼子使用偏好上。三者蛋白質(zhì)編碼基因的起始密碼子和終止密碼子完全相同，除COI以GTG為起始密碼子外，其余均以ATG為

4、起始密碼子;終止密碼子包括TAA、TA-和T--三種類型。除了tRNASer(AGY)外，其余tRNA均能形成穩(wěn)定的莖環(huán)結(jié)構(gòu)，刀鱭各單倍型類群間及鳳鱭南北世系間在tRNA上的堿基替換大多發(fā)生在環(huán)區(qū)。除了存在串聯(lián)重復(fù)序列而導(dǎo)致線粒體基因組全序列長(zhǎng)度差異外，鱭屬魚類控制區(qū)結(jié)構(gòu)較為保守。在控制區(qū)識(shí)別了終止序列區(qū)、中央保守區(qū)（CSB-F～-D）和保守序列區(qū)(CSB-1～-3)。刀鱭三個(gè)單倍型類群線粒體基因組全序列間歧義度較小(＜0.004)，但

5、鳳鱭南北世系線粒體基因組全序列間呈現(xiàn)較大的歧義度。
　　2.基于線粒體基因組全序列的鱭屬魚類系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系
　　聯(lián)合線粒體基因組中各進(jìn)化速率不同的片段，利用貝葉斯聯(lián)合模型和ML分析方法重建了鱭屬魚類的系統(tǒng)進(jìn)化關(guān)系，結(jié)果顯示，所研究的鱭屬魚類分為兩個(gè)大分支。第一個(gè)分支中包含刀鱭、七絲鱭和林氏鱭。其中，刀鱭和七絲鱭親緣關(guān)系最近，形成姐妹種，然后再與林氏鱭聚類。本研究中刀鱭的三個(gè)單倍型類群確實(shí)具有一定程度的遺傳分化，但這種遺傳分化并

6、為達(dá)到種上或亞種水平。刀鱭三個(gè)單倍型類群間的凈遺傳距離也僅為0.003-0.004。利用Cytb基因估算的刀鱭三個(gè)單倍型類群的分化時(shí)間為37-49萬(wàn)年，處于更新世。更新世冰期劇烈的氣候變動(dòng)可能是刀鱭三個(gè)單倍型類群分化的主要原因。第二個(gè)分支包括鳳鱭的南北世系，鳳鱭南北世系明顯的分為兩個(gè)支系，且鳳鱭南北世系間的凈遺傳距離已達(dá)0.063。這暗示鳳鱭群體中可能存在隱蔽種，南北世系很可能為兩個(gè)不同的物種。鳳鱭南北世系的分化可能與其產(chǎn)卵場(chǎng)的不同、以

7、及溫度、鹽度等環(huán)境因子有關(guān)。
　　3.江鱈線粒體基因組全序列分析及江鱈遺傳分化研究
　　本研究擴(kuò)增內(nèi)蒙古多布庫(kù)爾河、新疆布爾津河和北美密歇根湖江鱈各一尾，其線粒體基因組全序列長(zhǎng)度分別為16547 bp、16519bp和16534bp。江鱈三個(gè)個(gè)體線粒體DNA全序列長(zhǎng)度的差異主要來(lái)自于NC非編碼區(qū)的長(zhǎng)度差異。線粒體基因組結(jié)構(gòu)和排列順序與大多數(shù)脊椎動(dòng)物相一致。在堿基組成上，GC含量在兩條鏈中均具明顯偏倚，但AT含量相差不大，H與

8、L鏈蛋白質(zhì)編碼基因密碼子第三位點(diǎn)分別呈現(xiàn)明顯的反G和反C偏倚，并反映在以相同堿基結(jié)尾的密碼子使用偏好上。三者蛋白質(zhì)編碼基因的起始密碼子和終止密碼子完全相同，除COI以GTG為起始密碼子外，其余均以ATG為起始密碼子;終止密碼子包括TAA、TA-和T--三種類型。除了tRNASer(AGY)外，其余tRNA均能形成穩(wěn)定的莖環(huán)結(jié)構(gòu)，三者在tRNA上的堿基替換大多發(fā)生在環(huán)區(qū)。在控制區(qū)識(shí)別了終止序列區(qū)、中央保守區(qū)（CSB-F和CSB-D）和保守

9、序列區(qū)（CSB-1～-3）。江鱈線粒體基因組全序列間歧義度不大，但三者線粒體基因組全序列間歧義度分布規(guī)律不一致。利用貝葉斯聯(lián)合模型和ML分析方法探討江鱈遺傳分化關(guān)系，ML和貝葉斯系統(tǒng)發(fā)育樹的結(jié)果存在分歧。貝葉斯系統(tǒng)發(fā)育樹結(jié)果顯示，內(nèi)蒙古多布庫(kù)爾河江鱈和北美密歇根湖江鱈先聚類。而ML系統(tǒng)發(fā)育樹的結(jié)果卻顯示，北美密歇根湖江鱈先與新疆布爾津河江鱈先聚類。但是，兩種結(jié)果均顯示內(nèi)蒙古多布庫(kù)爾河江鱈和新疆布爾津河、北美密歇根湖江鱈間產(chǎn)生明顯的遺傳分