中國蚌科動物的分子系統(tǒng)進化及遺傳多樣性研究.pdf

1、蚌科(Unionidae)屬于軟體動物門(Mollusca)，雙殼綱(Bivalvia)，真瓣鰓目(Eulamellibranchia)，是淡水生態(tài)系統(tǒng)中大型的底棲動物之一，也是受到威脅最嚴重的生物類群之一，它們分布于全世界各地，全球有142屬600多種，其中北美和亞洲種類較多。由于其生態(tài)學、經(jīng)濟上的重要性，以及其復雜的生活史和種群數(shù)量急劇下降的現(xiàn)象引起了動物生態(tài)學家、分類學家、保護生物學家、貝類學家和遺傳學家的廣泛興趣。中國蚌科物種豐

2、富，以往物種的鑒定及種上階元的分類主要依據(jù)貝殼的形態(tài)特征，由于貝殼的形態(tài)特征往往會隨著環(huán)境變化而有差異，具有一定的可塑性，因而容易導致分類上的混亂，一些物種的分類地位也需進一步研究。對我國蚌科的分子系統(tǒng)學和遺傳多樣性進行研究，將能完善我國蚌科的分類系統(tǒng)，也能提供蚌科動物的群體遺傳學研究和種質(zhì)資源保護的分子遺傳學基礎。
　　 本研究以中國蚌科21個物種為材料，應用測序的方法，對各個種的單個個體的線粒體基因(包括CO1和ND1)和核

3、核基因組DNA的內(nèi)轉(zhuǎn)錄間隔區(qū)(包括ITS1和ITS2)序列進行分析，同時應用11對引物，對其中的8個種，240個樣本進行了微衛(wèi)星分子標記分析，構建了中國蚌科動物的分子系統(tǒng)發(fā)育樹，并揭示了8個蚌種的遺傳多樣性特征。主要結果如下：
　　 1.基于線粒體基因CO1、ND1序列的蚌科系統(tǒng)學與遺傳多樣性研究
　　 測序所得的CO1、ND1兩個線粒體基因部分DNA片段的A+T含量明顯高于G+C含量，這一結果與前人報道的淡水貝類研究結

4、果基本一致。線粒體基因CO1序列的堿基轉(zhuǎn)換與顛換的比值(R)略比ND1的小，分別為1.4和1.6。
　　 基于CO1和ND1兩個基因同源序列分析的種內(nèi)遺傳距離結果表明，在CO1基因序列中，橄欖蟶蚌的種內(nèi)遺傳距離最大，為0.0639，可能是因為其樣本地理來源不同(來源于江西省和湖北省兩個省)造成的，因為其它物種的樣本都來自于江西省。其次，圓頂珠蚌和洞穴麗蚌兩個種的種內(nèi)遺傳距離也較大，分別為0.0622和0.0408，說明圓頂珠蚌和

5、洞穴麗蚌這兩個物種種內(nèi)個體間的遺傳變異較大，即遺傳多樣性較豐富。已被列入動物保護名錄中的瀕危動物微紅楔蚌的種內(nèi)遺傳距離最小，為0.0001，說明微紅楔蚌種內(nèi)個體間的遺傳變異較小，即缺乏遺傳多樣性。
　　 基于CO1和ND1兩個基因同源序列分析結果表明，兩個基因的種間平均遺傳距離都為種內(nèi)平均遺傳距離的10多倍，說明CO1和ND1兩個基因的DNA序列均能夠?qū)Ρ谎芯康陌隹苿游镞M行有效的物種鑒定。在兩個基因中，蟶蚌屬(包括河蟶蚌、三角蟶

6、蚌、橄欖蟶蚌和龍骨蟶蚌)和無齒蚌屬(包括蚶形無齒蚌、圓背角無齒蚌和橢圓背角無齒蚌)之間都存在著較大的種間遺傳距離。同時在ND1基因中，射線裂脊蚌與蟶蚌屬的遺傳距離也較大。依據(jù)兩個基因可知，種間遺傳距離小于平均種內(nèi)遺傳距離的物種為：三角蟶蚌和河蟶蚌的種間遺傳距離，中國尖嵴蚌和卵形尖嵴蚌的種間遺傳距離。而圓背角無齒蚌和橢圓背角無齒蚌之間的遺傳距離則介于種間平均遺傳距離和種內(nèi)平均遺傳距離之間，表明對這兩個亞種的分類地位是合理的。而在ND1中，

7、矛蚌屬各物種間的遺傳距離比較小。
　　 用NJ法建立的兩個基因的分子系統(tǒng)樹結果基本一致。各物種明顯形成三個分支。珠蚌屬、楔蚌屬、裂脊蚌屬、尖麗蚌屬、矛蚌屬、尖嵴蚌屬形成一支；無齒蚌屬單獨形成一支；蟶蚌屬、帆蚌屬和麗蚌屬的洞穴麗蚌形成一支。這三支分別隸屬于珠蚌亞科、無齒蚌亞科和小方蚌亞科，其中珠蚌亞科和無齒蚌亞科形成姐妹群，而小方蚌亞科是珠蚌亞科和無齒蚌亞科共同的姐妹群。
　　 在蟶蚌屬內(nèi)，河蟶蚌和三角蟶蚌二者的種間距離小

8、于種內(nèi)距離，且分子樹顯示兩個物種也聚在一起，說明這兩個物種可能是一個物種。同時系統(tǒng)樹也顯示，橄欖蟶蚌和龍骨蟶蚌關系較近，而河蟶蚌、三角蟶蚌與橄欖蟶蚌、龍骨蟶蚌的關系均較遠。
　　 2.基于內(nèi)轉(zhuǎn)錄間隔區(qū)ITS1、ITS2序列的蚌科系統(tǒng)學與遺傳多樣性研究
　　 通過測定內(nèi)轉(zhuǎn)錄間隔區(qū)ITS1和ITS2的部分序列，分析了蚌科動物這兩個基因的堿基組成，種內(nèi)與種間遺傳距離，并應用NJ建樹法建立了蚌科動物的兩個分子系統(tǒng)樹。結果表明，被

9、研究的蚌科動物在這兩個基因中的堿基組成均是GC含量高于AT含量，符合動物內(nèi)轉(zhuǎn)錄間隔區(qū)這部分基因序列的特征。平均種間距離大于種內(nèi)距離，能對物種親緣關系的遠近作出準確的判斷。基于ITS1和ITS2部分同源序列分析的結果表明，研究的21種蚌科動物屬于三個亞科，分別為珠蚌亞科，包括珠蚌屬、楔蚌屬、裂脊蚌屬、尖麗蚌屬、矛蚌屬、尖嵴蚌屬；無齒蚌亞科，即無齒蚌屬；小方蚌亞科，包括蟶蚌屬、帆蚌屬和麗蚌屬。其中，珠蚌亞科和無齒蚌亞科形成姐妹群，而小方蚌亞

10、科是珠蚌亞科和無齒蚌亞科共同的姐妹群。這與基于線粒體DNA基因CO1和ND1的序列分析的結果基本一致。雖然在屬間親緣關系的遠近上，兩個基因有所差異，但兩個基因基本都能對蚌科動物的系統(tǒng)發(fā)育和遺傳多樣性作出明確的判斷，因而也是較好的分子標記。
　　 對于蟶蚌屬的分類地位，基于ITS1和ITS2的內(nèi)轉(zhuǎn)錄間隔區(qū)序列分析結果與基于CO1和ND1這兩個線粒體基因部分同源序列分析結果也基本一致。
　　 3.基于微衛(wèi)星標記的蚌科遺傳多樣

11、性和系統(tǒng)學分析
　　 采用11對微衛(wèi)星標記對蚌科的8個物種進行了遺傳多樣性研究，結果表明，圓頂珠蚌、洞穴麗蚌和中國尖嵴蚌的觀測雜合度(分別為0.558、0.533和0.497)和多態(tài)信息含量值(分別為0.512、0.44.3和0.429)相對較高，這三個物種的遺傳多樣性豐富，適應能力較強。而橄欖蟶蚌的觀測雜合度(0.467)和多態(tài)信息含量(0.351)都較低，說明其遺傳多樣性較低，適應環(huán)境的能力較弱，需要重點保護。另外，魚尾楔蚌