鱖類的物種界定、系統(tǒng)發(fā)育和生物地理以及少鱗鱖屬群體遺傳現(xiàn)狀和演化過程的研究.pdf

1、鱖類為東亞特有淡水魚類，其分布受水系范圍嚴格限制，群體間的交流通常被水系阻隔，促進了不同群體間或群體內的遺傳分化，是研究中國淡水魚類區(qū)系的良好材料。界定物種和解決鱖類系統(tǒng)發(fā)育關系是了解鱖類物種起源，地理歷史事件對其進化過程的影響和中國淡水魚類區(qū)系的理論基礎。不同水系和不同群體在時間和空間上的遺傳結構和遺傳多樣性可反映其所在水系的地理變化歷史。鱖類大部分物種僅分布于中國，部分物種是中國重要的淡水經濟魚類，如翹嘴鱖。在我國早期鱖類的野生資源

2、較豐富，但是從上世紀70年代以后鱖類的野生資源急劇下降，長江以北的大部分地區(qū)面臨絕跡。為了鱖類資源更好的保護開展和措施制定，鱖類的遺傳結構和遺傳多樣性的分析顯得越發(fā)緊迫。鱖類作為研究東亞魚類起源進化和地理分布格局的理想種類，有關其物種鑒定、分類學研究已有相當長的歷史，積累了豐富的資料，但對部分物種的有效性、群體的遺傳現(xiàn)狀、屬的分類劃分以及鱖類的系統(tǒng)發(fā)育關系和進化歷史尚存爭議?，F(xiàn)階段，對于鱖類的研究主要在形態(tài)學、線粒體DNA和少數(shù)核基因位

3、點等方面，不同學者基于不同的方法和實驗數(shù)據(jù)得到的分析結果存在較大差異。少鱗鱖屬作為鱖類主要的群體，在中國，日本和朝鮮均有分布，其特殊的地理分布特征為研究東亞大陸沿海地殼運動提供良好材料，也是中國淡水魚類動物區(qū)系生物地理學研究的重要材料。目前對少鱗鱖屬的研究主要集中在形態(tài)分類和資源調查等方面，少鱗鱖屬內群體遺傳結構和系統(tǒng)發(fā)育關系的研究較少，已有研究的數(shù)據(jù)信息量不足，未能得到統(tǒng)一結論。針對上述問題我們進行了兩方面的研究：
　　第一部分

4、，鱖類作為東亞獨有的淡水魚類，主要分布于中國。在過去的十年里，對鱖類的系統(tǒng)演化研究有了很大的進展，但是對于一些物種間的關系和演化歷史仍有很多爭論。另外，鱖類中一些物種的有效性，如漓江鱖（Siniperca loona）是否是獨立的物種？或者由于少量的分子數(shù)據(jù)無法界定物種的有效性，需要更多的基因組水平的數(shù)據(jù)去驗證，例如翹嘴鱖（S.chuasti）和大眼鱖（S.Kneri）用單個線粒體基因或核基因無法分開。本研究通過靶基因富集技術和二代測序

5、的方法獲取16,943個單拷貝核基因序列及上千個單核苷酸多態(tài)性（SNPs）位點數(shù)據(jù)，構建鱖類的系統(tǒng)演化關系。研究對象包括9個鱖魚物種和8個鱖類可能的姐妹種以及2個外群共33尾樣本。利用RaxML和ASTRAL的建樹方法得到統(tǒng)一的具有高支持率的基因樹和物種樹。結果表明鱖類與太陽魚科互為姐妹群，支持鱖類包括兩個屬：鱖屬（Siniperca）和少鱗鱖屬（Coreperca）。支持斑鱖（S.scherzeri）作為鱖屬中最古老的物種，其余的鱖屬

6、物種形成兩個單枝：一個是長體鱖（S.roulei）和包括大眼鱖與翹嘴鱖的姐妹群，另外一個是波紋鱖（S.Undulata）與暗鱖（S.obscura）為姐妹種，再和漓江鱖形成的姐妹群?；赟NPs數(shù)據(jù)的貝葉斯因子界定方法（BFD*）分析結果支持漓江鱖和劉氏少鱗鱖均為有效種，大眼鱖與翹嘴鱖為均為獨立的有效種。利用BEAST的方法，結合隨機挑選的100個基因位點和3個化石校正信息，構建鱖類的時間進化樹。同時利用DEC和S-DIVA兩種模型和R

7、ASP軟件重建鱖類祖先分布情況。時間進化樹和祖先分布結果表明，鱖類在古新世早期即53.1百萬年前已經存在并廣泛分布于中國南部地區(qū)。古地質事件和古氣候變化是造成物種形成的主要因素，與重新構建的鱖類進化歷史相互印證。
　　第二部分是關于少鱗鱖屬的研究，包括少鱗鱖屬的系統(tǒng)發(fā)育關系，種群基因遺傳結構和基因交流情況以及構建少鱗鱖屬的演化歷史及地理起源，為研究東亞島嶼淡水魚類區(qū)系形成的歷史提供新的證據(jù)。研究主要是基于跨物種靶基因富集方法，結合

8、二代測序技術，利用51尾少鱗鱖屬的樣本和7尾鱖屬的樣本以及2尾太陽魚科的樣本作為外群進行少鱗鱖屬群體的分析。分析基于獲得的14246個基因位點信息和3509個單核苷酸多態(tài)性（SNPs）位點的數(shù)據(jù)。構建少鱗鱖屬系統(tǒng)發(fā)育關系，利用RaxML基于三種不同大小的數(shù)據(jù)建構建基因樹，得到相同結論。結果支持日本少鱗鱖（Coreoperca kawamebari）最先從少鱗鱖屬中分化出來，其次為朝鮮少鱗鱖（C.Herzi），中國少鱗鱖和劉氏少鱗鱖互為姐

9、妹種。Structure分析和主成分分析（PCA）結果都支持少鱗鱖屬四個群體的遺傳結構，Migrate-n分析顯示中國少鱗鱖與劉氏少鱗鱖間的基因交流和群體大小相似，而中國少鱗鱖從海南地區(qū)向廣東地區(qū)的遷移量顯著大于其他不同地區(qū)和方向的基因交流。利用BEAST的方法，結合隨機挑選的100個基因位點和3個化石校正信息，構建少鱗鱖屬分化時間。利用RASP軟件和DEC模型推測少鱗鱖屬祖先分布地理。結果表明少鱗鱖屬在中新世早期已形成并存在于中國和日