鰍超科魚類分子系統(tǒng)發(fā)育研究.pdf

1、鰍超科(Cobitoidea)是鯉形目(Cypriniformes)魚類的重要組成部分。鰍超科中的鰍科(Cobitidae)和平鰭鰍科(Balitoridae)魚類統(tǒng)稱鰍類(Loach)，二者間以及二者和鯉科(Cyprinidae)魚類間的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系至今仍存在較大爭(zhēng)議。中國(guó)是鰍類種類最為豐富的國(guó)家，有很多屬、種為我國(guó)特有。鰍類是較為復(fù)雜的類群。目前，有關(guān)鰍類系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系的報(bào)道較少，這就使鰍類的生物地理學(xué)過程研究變得較為困難。鰍類的分類

2、及系統(tǒng)發(fā)育研究也直接影響到鯉形目魚類的分類和系統(tǒng)發(fā)育研究。有關(guān)鰍超科魚類系統(tǒng)發(fā)育的報(bào)道也較少，尤其從分子水平上來研究鰍超科魚類系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系目前還未見報(bào)道。因此，本研究采用鰍超科魚類的線粒體細(xì)胞色素b基因(cytb)和控制區(qū)(d-loop)序列作為分子標(biāo)記，對(duì)鰍超科魚類的分子系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系進(jìn)行研究，并依據(jù)得到的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系，推測(cè)鰍超科魚類主要分支事件的發(fā)生和部分形態(tài)特征的演化。本研究得到如下主要結(jié)果： 1.選擇了鰍超科魚類共93尾標(biāo)

3、本，代表67個(gè)種，并以鯉科魚類的鯉魚(Cyprinuscarpio)和斑馬魚(Daniorerio)作為外類群，測(cè)定了線粒體cytb基因和控制區(qū)序列，比較了這兩個(gè)序列在堿基組成和進(jìn)化速率上的差異情況。結(jié)果表明，所有個(gè)體的cytb基因全長(zhǎng)為1140bp，平均核苷酸組成為：A=28.1％，T=28.7％，C=28.2％，G=15.0％。轉(zhuǎn)換數(shù)(Ti)明顯大于顛換數(shù)(Tv)，其平均Ti/Tv的值為2.093。控制區(qū)序列長(zhǎng)度變異為834bp到9

4、44bp，有許多插入缺失存在于序列中。序列的平均堿基組成為：A=34.5％，T=31.9％，C=19.8％，G=13.8％。與cytb基因的平均堿基組成相比，控制區(qū)表現(xiàn)出了強(qiáng)烈的A和T含量的偏倚。其平均Ti/Tv的值為1.096。進(jìn)化速率的比較結(jié)果顯示，總體上控制區(qū)的變異大于cytb基因的變異(d-loop/cytb=1.83)。但是，若只考慮親緣關(guān)系較近的類元之間的變異，即當(dāng)cytb的變異小于0.10的情況下，則控制區(qū)的變異小于cyt

5、b基因的變異(d-loop/cytb=0.78)。部分同質(zhì)性檢驗(yàn)顯示研究中所用的兩個(gè)序列片段間不存在顯著差異(P=0.07＞0.01)，因此采用這兩個(gè)片段的組合數(shù)據(jù)，通過最大簡(jiǎn)約法(MP)、鄰接法(NJ)和貝葉斯法(BI)來重建鰍超科魚類的分子系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系。三種方法分析得到的系統(tǒng)樹拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)基本一致。鰍超科魚類的分子系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系為：((雙孔魚科+胭脂魚科)+(沙鰍亞科+(平鰭鰍科+(花鰍亞科+條鰍亞科))))。以此為依據(jù)，將鰍類的四個(gè)類群

6、都提升為科，分別命名為沙鰍科(Botiidae)、平鰭鰍科(Balitoridae)、花鰍科(Cobitidae)和條鰍科(Nemacheilidae)，它們?cè)俸碗p孔魚科及胭脂魚科一起組成鰍超科(Cobitoidea)。 2.以cytb基因?yàn)榉肿訕?biāo)記，結(jié)合形態(tài)學(xué)等特征對(duì)沙鰍科魚類系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系進(jìn)行了詳細(xì)的討論。采用最大簡(jiǎn)約法(MP)、鄰接法(NJ)、最大似然法(ML)和貝葉斯法(BI)四種方法構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹。四種方法分析均以較高的

7、支持率一致顯示沙鰍魚類可以構(gòu)成單系群，與其它鰍類的關(guān)系較遠(yuǎn)，可以提升為一個(gè)獨(dú)立的科。形態(tài)特征分析顯示沙鰍科具有兩個(gè)顯著的離征與其它鰍類相區(qū)別，可以構(gòu)成單系。沙鰍科包含三個(gè)屬：沙鰍屬(Botia)、副沙鰍屬(Parabotia)和薄鰍屬(Leptobotia)，它們分別構(gòu)成單系。其中沙鰍屬位于根部位置，副沙鰍屬和薄鰍屬為姐妹群關(guān)系，較為進(jìn)化。 3.以沙鰍科為例，對(duì)控制區(qū)序列的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，同時(shí)討論了控制區(qū)在系統(tǒng)發(fā)育方面的意義。序

8、列分析結(jié)果表明沙鰍科的控制區(qū)分為終止序列區(qū)(ETAS)、中央保守區(qū)(CD)和保守序列區(qū)(CSB)。在這三個(gè)區(qū)域中分別識(shí)別了一系列保守序列，并給出了它們的一般形式。在終止序列區(qū)中，識(shí)別了ETAS1這一保守序列；在中央保守區(qū)識(shí)別了CSB-D，CSB-E和CSB-F三個(gè)保守序列；在保守序列區(qū)中成功地識(shí)別了CSB-1、CSB-2和CSB-3。沙鰍科魚類控制區(qū)的結(jié)構(gòu)與脊椎動(dòng)物線粒體DNA控制區(qū)的結(jié)構(gòu)一致。分子系統(tǒng)發(fā)育分析的結(jié)果與cytb基因的基本

9、一致。 4.結(jié)合歐洲的一些花鰍科魚類，對(duì)花鰍科的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，花鰍科中鱗頭鰍屬(Lepidocephalus)位于根部位置，花鰍屬與泥鰍屬魚類均不能構(gòu)成單系。NJ、MP和BI分析一致地識(shí)別出四個(gè)單系類群：花鰍類群Ⅰ(CobitisⅠ)、泥鰍類群Ⅰ(MisgurnusⅠ)、花鰍類群Ⅱ(CobitisⅡ)和泥鰍類群Ⅱ(MisgurnusⅡ)?；q科其它類群的系統(tǒng)關(guān)系不能得到解決。在花鰍屬魚類中，花鰍屬類群Ⅱ處于花

10、鰍屬魚類的根部位置，屬于花鰍屬中較原始的類群，而花鰍屬類群Ⅰ，即歐洲的四個(gè)類群(Bicanestrinia，CobitisS.Str.，Iberocobitis，C.calderoni)最為特化。歐洲和亞洲花鰍在很多分支處都形成姐妹群關(guān)系，這說明歐洲花鰍屬魚類應(yīng)為多系起源。 5.對(duì)鰍超科魚類主要類群的分支事件及部分形態(tài)特征的分化進(jìn)行了探討。PAML和Multidivtime軟件聯(lián)合分析的結(jié)果顯示沙鰍科魚類與其它鰍類分離出來的時(shí)間