玉筋魚(yú)群體遺傳多樣性及其適應(yīng)進(jìn)化研究.pdf

1、玉筋魚(yú)（Ammodytes personatus）隸屬于鱸形目（Perciformes）玉筋魚(yú)科(Ammodytoidae)玉筋魚(yú)屬(Ammodytes)，是一種小型冷溫性魚(yú)類，生活在海洋中上層，普遍分布于我國(guó)黃海北部、渤海、日本群島周邊海域和朝鮮半島海域，是我國(guó)重要的一種經(jīng)濟(jì)魚(yú)類。
　　本研究采用線粒體DNA(Mitochondrial DNA，mtDNA)分子標(biāo)記技術(shù)對(duì)中國(guó)和日本沿海8個(gè)群體的玉筋魚(yú)進(jìn)行遺傳多樣性和群體遺傳結(jié)構(gòu)

2、分析，并基于線粒體DNA細(xì)胞色素b(Cytochrome b，Cytb)和ATP6基因?qū)τ窠铘~(yú)群體進(jìn)行自然選擇壓力檢驗(yàn)，開(kāi)展適應(yīng)進(jìn)化研究;結(jié)合歷史地理因素、海洋環(huán)境和魚(yú)類生物學(xué)特特性來(lái)探討溫度選擇壓力下對(duì)玉筋魚(yú)種群遺傳變異格局及其溫度適應(yīng)進(jìn)化的影響，并針對(duì)玉筋魚(yú)適應(yīng)高溫“潛沙”的生物學(xué)特性，檢驗(yàn)其是否像其他暖溫性魚(yú)類一樣含有適應(yīng)高溫脅迫的HSP70基因。
　　我們基于線粒體DNA基因序列對(duì)玉筋魚(yú)群體遺傳結(jié)構(gòu)和群體的選擇壓力進(jìn)行了分

3、析，主要結(jié)果如下:
　　(1)對(duì)玉筋魚(yú)8個(gè)地理群體（青島、大連、福岡、瀨戶內(nèi)海、愛(ài)知縣、仙臺(tái)、青森和宗谷）174個(gè)個(gè)體長(zhǎng)度為1162 bp（包含21 bp的tRNA）的線粒體Cytb基因序列進(jìn)行分析，數(shù)據(jù)結(jié)果顯示:174個(gè)個(gè)體共定義了170個(gè)單倍型，總體單倍型多樣度為0.9997±0.0007，總體核苷酸多樣度為0.0387±0.0186;玉筋魚(yú)群體間兩兩遺傳分化指數(shù)FST值范圍為-0.0291到0.7869，絕大部分FST值都呈

4、顯著;中性檢驗(yàn)和核苷酸不配對(duì)分布分析結(jié)果表明玉筋魚(yú)群體經(jīng)歷過(guò)擴(kuò)張事件;基于線粒體Cytb基因構(gòu)建單倍型鄰接樹(shù)和單倍型頻率分布圖顯示:玉筋魚(yú)群體內(nèi)分為明顯的兩個(gè)世系(Lineage A和LineageB)，其中LineageA在8個(gè)地理群體里均有分布，具有分布的廣泛性，而Lineage B僅在青森、宗谷和仙臺(tái)分布，具有分布的區(qū)域性。對(duì)玉筋魚(yú)采樣地點(diǎn)洋流及海水年平均溫度分析結(jié)果顯示，受黑潮、親潮以及對(duì)馬暖流的影響，LineageA的海水年平

5、均溫度范圍從11.26℃至19.99℃，Lineage B的海水年平均溫度范圍從11.26℃至14.17℃。結(jié)合玉筋魚(yú)單倍型頻率分布圖和采樣地點(diǎn)洋流及海水年平均溫度圖，玉筋魚(yú)兩個(gè)世系在地理分布頻率上同水溫的變化具有相關(guān)性，Lineage B的分布頻率沿日本東側(cè)太平洋沿岸自宗谷到仙臺(tái)逐漸減少，正好處于親潮南下的方向，而LineageA的分布頻率沿日本東側(cè)太平洋沿岸自福岡到仙臺(tái)也逐漸減少，其位于黑潮北上的方向，以此得出仙臺(tái)附近可能為黑潮和親

6、潮的交匯區(qū)。自然選擇壓力檢驗(yàn)分析顯示，Lineage B受到的選擇壓力值dN/dS為0.0086，而Lineage A受到的選擇壓力值dN/dS為0.0159，說(shuō)明玉筋魚(yú)Lineage B較Lineage A受到更強(qiáng)的選擇壓力。氨基酸變異位點(diǎn)統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，Lineage A中存在更多的受選擇位點(diǎn)，分析可能是玉筋魚(yú)在由高緯度向低緯度擴(kuò)散過(guò)程中，隨著環(huán)境溫度的升高，偏離原來(lái)的生長(zhǎng)環(huán)境，帶來(lái)了新的選擇壓力，使得LineageA中存在更多的受選

7、擇位點(diǎn)。
　　(2)對(duì)玉筋魚(yú)8個(gè)地理群體（青島、大連、福岡、瀨戶內(nèi)海、愛(ài)知縣、仙臺(tái)、青森和宗谷）185個(gè)個(gè)體長(zhǎng)度為644 bp的線粒體ATP6基因序列進(jìn)行分析，數(shù)據(jù)結(jié)果顯示:185個(gè)個(gè)體共定義了139個(gè)單倍型，總體單倍型多樣度為0.9865±0.0042，總體核苷酸多樣度為0.0415±0.0202;群體間兩兩遺傳分化指數(shù)FST值范圍為-0.0259到0.8092，絕大部分FST值都顯著;中性檢驗(yàn)和核苷酸不配對(duì)分布分析結(jié)果也表明玉

8、筋魚(yú)群體經(jīng)歷過(guò)擴(kuò)張事件;自然選擇檢驗(yàn)分析顯示，Lineage B受到選擇壓力值dN/dS為0.0182，而Lineage A受到的選擇壓力值dN/dS為0.0406，自然選擇檢驗(yàn)結(jié)果和氨基酸變異位點(diǎn)統(tǒng)計(jì)結(jié)果同線粒體Cyt b結(jié)論一致，顯示玉筋魚(yú)Lineage B較Lineage A受到更強(qiáng)的環(huán)境選擇壓力，而Lineage A中存在更多的受選擇位點(diǎn)。
　　(3)玉筋魚(yú)具有高溫時(shí)“潛沙”的生活習(xí)性，玉筋魚(yú)是否像其他暖溫性魚(yú)類一樣含有適

9、應(yīng)高溫的HSP70基因。為檢測(cè)HSP70基因是否存在，我們對(duì)玉筋魚(yú)進(jìn)行基因組測(cè)序，經(jīng)過(guò)測(cè)序拼接和組裝后形成參考基因組序列，并以大黃魚(yú)HSP70基因序列為參考序列進(jìn)行Blast比對(duì)，查找組裝序列中的HSP70基因所在的config，最終獲得玉筋魚(yú)HSP70基因序列，經(jīng)過(guò)比對(duì)該序列是完整的玉筋魚(yú)HSP70基因序列。選取Lineage A中的青島群體和Lineage B中的青森群體共兩條HSP70基因序列與17種硬骨魚(yú)類的HSP70基因序列做

10、系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)并進(jìn)行同源性比較，結(jié)果顯示:兩條玉筋魚(yú)HSP70基因序列單獨(dú)為一支，并與大黃魚(yú)（Larimichthys crocea）和鮸魚(yú)（Miichthysmiiuy）的HSP70基因序列關(guān)系較近，相似性也都在90％以上。因此我們認(rèn)為，玉筋魚(yú)作為一種冷溫性魚(yú)類，其適應(yīng)環(huán)境脅迫的能力不僅表現(xiàn)在遇到高溫時(shí)“潛沙”的行為能力，而且跟大多數(shù)暖溫性魚(yú)類一樣也含有適應(yīng)高溫的HSP70基因，使玉筋魚(yú)在面對(duì)環(huán)境脅迫特別是高溫刺激時(shí)，在組織細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生適應(yīng)