西北太平洋五種海洋魚類的分子系統(tǒng)地理學(xué)研究.pdf

1、本文以西北太平洋小黃魚(Larimichthys polyactis)、高眼鰈(Cleisthenes herzensteini)、斯氏美首鰈(Glyptocephalus stelleri)、長鰈(Tanakius kitaharai)、白氏文昌魚(branchiostoma belcheri)和帶魚(Trichiurus japonicus)為研究對象,采用線粒體DNA分子標(biāo)記技術(shù)對這六種海洋物種的分子系統(tǒng)地理學(xué)進(jìn)行了研究,系統(tǒng)研究

2、了這五種魚類和文昌魚的分子系統(tǒng)地理分布模式,闡述了五種海洋魚類和文昌魚的遺傳多樣性水平和遺傳結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀,探討了其群體動態(tài)歷史的演化過程,揭示歷史因素(更新世冰期等)和當(dāng)前環(huán)境因素(洋流等)對塑造海洋魚類群體遺傳結(jié)構(gòu)和分子系統(tǒng)地理分布模式的重要作用。主要研究結(jié)果如下:
　　 1、研究了小黃魚群體遺傳多樣性水平、遺傳結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀及其群體動態(tài)歷史,對小黃魚分布區(qū)內(nèi)16個群體共298個個體的線粒體DNA控制區(qū)第一高變區(qū)序列進(jìn)行了測定和分析。在

3、小黃魚控制區(qū)序列上檢測到了高水平的基因多樣度,揭示小黃魚存在較高水平的遺傳多樣性。分子方差分析(AMOVA)和兩兩群體相比較的FST結(jié)果顯示小黃魚在所研究范圍內(nèi)存在顯著的遺傳結(jié)構(gòu)。在小黃魚群體內(nèi),我們檢測到兩個單倍型類群,這兩個單倍型類群間的分化發(fā)生于更新世晚期,更新世冰期海平面的下降使西北太平洋邊緣海之間產(chǎn)生隔離,這可能是兩個單倍型類群之間發(fā)生分化的原因。兩個單倍型類群在地域上的分布頻率具有明顯差異。最小跨度樹(MST)結(jié)果和無限突變

4、位點模型中性檢驗及核苷酸不配對分布表明小黃魚經(jīng)歷了更新世的群體擴(kuò)張(61kya～245kya)事件。
　　 2、種內(nèi)系統(tǒng)進(jìn)化關(guān)系為探討歷史因素和當(dāng)前因素如何塑造群體當(dāng)前分布格局提供了可能。為檢測高眼鰈的群體遺傳結(jié)構(gòu)、群體動態(tài)歷史及其殖化進(jìn)程,我們對其分布范圍內(nèi)6個群體共121個個體的線粒體控制區(qū)序列進(jìn)行了測定和分析。在高眼鰈控制區(qū)序列上檢測到了較高水平的基因多樣度,揭示高眼鰈可能存在較高水平的遺傳多樣度。群體遺傳結(jié)構(gòu)研究結(jié)果顯示

5、:高眼鰈在其分布范圍內(nèi)不存在IBD模式;分子方差分析(AMOVA)和FST結(jié)果顯示高眼鰈在其分布范圍內(nèi)不存在顯著的遺傳分化;群體分化的確切檢驗結(jié)果顯示不同地理群體個體間是隨機(jī)交配的。中性檢驗及核苷酸不配對分布表明高眼鰈經(jīng)歷了更新世的群體擴(kuò)張(94kya～376kya)事件;嵌套分支系統(tǒng)地理學(xué)分析(NCPA)結(jié)果顯示,高眼鰈棲息地連續(xù)擴(kuò)散是造成其當(dāng)前的地理分布模式的主要原因。更新世冰期高眼鰈擴(kuò)散后新建立的群體尚未在遷移與遺傳漂變之間取得平

6、衡,這是造成其在所研究范圍內(nèi)缺少與地理相對應(yīng)的系統(tǒng)地理結(jié)構(gòu)的原因。
　　 3、采用線粒體DNA控制區(qū)部分序列對日本沿海的斯氏美首鰈群體遺傳結(jié)構(gòu)和群體動態(tài)歷史進(jìn)行了研究。采集了日本沿海斯氏美首鰈5個群體共143個個體。研究結(jié)果顯示線粒體DNA控制區(qū)序列檢測到高的單倍型多樣度(h=0.99±0.004),揭示斯氏美首鰈具有較高的種內(nèi)多態(tài)。單倍型最小跨度樹(MST)、中性檢驗和核苷酸不配對分布(Mismatch)分析結(jié)果顯示斯氏美首鰈

7、群體經(jīng)歷了近期的群體擴(kuò)張事件(124.1kya-413.4kya)。分子方差分析和兩兩群體相比較的FST分析結(jié)果顯示在日本沿海分布的斯氏美首鰈群體間未檢測到顯著的遺傳分化。
　　 4、更新世冰期海平面的下降對物種當(dāng)前的分布格局具有重要的影響,為檢測更新世冰期對分布于日本海和外太平洋物種群落遺傳格局的影響,我們采用線粒體DNA控制區(qū)部分序列對日本海和外太平洋的長鰈群體展開研究。在3個地理群體66個個體中共檢測到35個單倍型。三個群

8、體的單倍型多樣性指數(shù)和核苷酸多態(tài)性指數(shù)分別在0.93和0.95,0.009和0.011之間。群體內(nèi)和群體間的序列差異不顯著,揭示長鰈群體的同質(zhì)性。分子方差分析和兩兩群體相比較的FST分析結(jié)果顯示日本海群體和外太平洋群體之間無顯著的遺傳分化。最小跨度樹(MST)和NJ關(guān)系樹的結(jié)果顯示,長鰈群體中存在微弱的譜系分化,35個單倍型明顯的分成四個小支(與地理不相對應(yīng)),這可能是由于更新世冰期海平面反復(fù)波動導(dǎo)致長鰈群體發(fā)生了近期隔離,同時研究結(jié)果

9、還揭示長鰈群體間存在較強(qiáng)的基因交流。
　　 5、以往的研究顯示分布于中國南北的文昌魚為白氏文昌魚亞種和白氏文昌魚青島亞種,為了確定中國北方和日本白氏文昌魚的分類地位,本研究采集了中國南方、北方的白氏文昌魚樣本,并結(jié)合日本文昌魚的線粒體基因組信息展開了研究?；诰€粒體DNA的COI,Cytb和16S rRNA片段研究結(jié)果顯示,中國南北的白氏文昌魚遺傳差異分別達(dá)到了0.19,0.21和0.17,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他種的種內(nèi)差異水平;中國北方

10、白氏文昌魚和日本白氏文昌魚的遺傳差異皆小于0.01。三個片段的系統(tǒng)發(fā)育研究結(jié)果顯示,白氏文昌魚明顯的分為兩支:中國南方支系和中國北方及日本支系。本研究的結(jié)果顯示中國南北白氏文昌魚達(dá)到了種間分化水平,基于動物命名法優(yōu)先原則和本研究的結(jié)果,認(rèn)為中國北方和日本的白氏文昌魚應(yīng)命名為青島文昌魚;白氏文昌魚和青島文昌魚的分化事件發(fā)生于39.90Mya-43.24 Mya.
　　 6、為檢測帶魚的群體遺傳多樣性水平、遺傳結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀及其群體動態(tài)歷

11、史,我們采集了帶魚分布區(qū)內(nèi)3個群體共54個個體的線粒體DNA控制區(qū)序列進(jìn)行了測定和分析。在帶魚控制區(qū)序列上檢測到了較高水平的基因多樣度,揭示帶魚存在較高水平的遺傳多樣性。最小跨度樹(MST)結(jié)果和中性檢驗及核苷酸不配對分布表明帶魚經(jīng)歷了更新世的群體擴(kuò)張(49.3 kya-197 kya)事件。分子方差分析和FST結(jié)果顯示帶魚在所研究范圍內(nèi)不存在顯著的遺傳結(jié)構(gòu)。確切檢驗結(jié)果顯示帶魚在所研究的范圍內(nèi)為一個未分化的群體。帶魚群體在所研究范圍內(nèi)