雙殼貝類DNA分類-貽貝科和牡蠣科DNA條形碼及櫛江珧隱存種研究.pdf

1、如何準(zhǔn)確地界定種和鑒定種對(duì)生物學(xué)家們來(lái)講仍然是個(gè)難題。盡管已經(jīng)提出許多界定種的方法,尤其是基于DNA的方法,但在實(shí)際應(yīng)用中仍存在很大困難。近年來(lái)提出的DNA條形碼技術(shù)由于能快速鑒別大量樣品而迅速成為生物多樣性研究的熱點(diǎn),但是其作為種界定工具的有效性卻備受質(zhì)疑。相反,基于多種不同來(lái)源標(biāo)記的整合性種界定方法正逐漸成為種界定的有力工具。海洋雙殼貝類雖然是海洋中一個(gè)多樣性極豐富的門(mén)類,但由于多數(shù)種類研究不足以及研究手段的限制,其多樣性很可能被低

2、估。本論文中,我們驗(yàn)證了DNA條形碼技術(shù)在兩種雙殼貝類(貽貝科和牡蠣科)種類鑒定中的應(yīng)用,以及整合性分類方法在海洋隱存種(櫛江珧)發(fā)現(xiàn)中的應(yīng)用,為研究海洋物種分類、多樣性保護(hù)和演化等問(wèn)題提供借鑒。1.基于線粒體COI的貽貝科DNA條形碼的研究
　　本研究首次驗(yàn)證了DNA條形碼技術(shù)在貽貝科中的應(yīng)用性。通過(guò)線粒體COI(mtCOI)和16S rDNA片段對(duì)貽貝科11種52個(gè)樣品進(jìn)行DNA條形碼分析。通過(guò)構(gòu)建mtCOI和16S rDNA

3、 K2P鄰接樹(shù),發(fā)現(xiàn)基本上所有種均可形成各自獨(dú)立的單系。種內(nèi)和種間K2P(Kimura's2-parameter)遺傳距離計(jì)算結(jié)果顯示,除個(gè)別種和個(gè)體外,其種間距離一般高達(dá)20％以上,遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其種內(nèi)遺傳差異。同時(shí)在紫貽貝、凸殼肌蛤和曲線索貽貝中檢測(cè)到線粒體異質(zhì)性現(xiàn)象。結(jié)果說(shuō)明,基于mtCOI的DNA條形碼技術(shù)在貽貝科物種的鑒定中具有可行性:然而由于線粒體雙單親遺傳模式和線粒體異質(zhì)性現(xiàn)象的存在,應(yīng)用DNA條形碼進(jìn)行貽貝科種類鑒定時(shí)要分外謹(jǐn)

4、慎。2.基于系統(tǒng)發(fā)生和距離法的牡蠣科DNA條形碼研究
　　牡蠣科牡蠣是一類形態(tài)極多變而且分布較廣泛的生物類群,其分類和發(fā)生關(guān)系長(zhǎng)期以來(lái)一直困擾著分類學(xué)家和系統(tǒng)發(fā)生學(xué)家。本研究首次利用公共數(shù)據(jù)庫(kù)的DNA序列(mtCOI和16S rDNA),通過(guò)基于距離法的DNA條形碼技術(shù)和系統(tǒng)發(fā)生方法,對(duì)牡蠣科種類進(jìn)行了鑒定分析。首先利用系統(tǒng)發(fā)生分析重構(gòu)牡蠣科兩種線粒體基因的系統(tǒng)發(fā)生關(guān)系,其次計(jì)算各種類種內(nèi)和種間K2P遺傳分化距離。通過(guò)系統(tǒng)發(fā)生關(guān)系

5、的重建,發(fā)現(xiàn)所有種類(包括近緣種在內(nèi))在兩種基因發(fā)生樹(shù)上均可以形成分化明顯的支系。16SrDNA種內(nèi)變異與種間分化有所重疊。但是mtCOI基因的種內(nèi)平均種內(nèi)距離僅為0-1.4％(最大2.2％),平均種間距離則為2.6-32.2％(最小為2.2％),表明雖然距離差距較小,但是條形碼間隙(barcoding gap)仍然是存在的。分析結(jié)果證實(shí)了DNA條形碼和系統(tǒng)發(fā)生方法在牡蠣種類鑒定中的有效性。3.基于多重標(biāo)記分析的櫛江珧隱存多樣性和雜交研

6、究
　　越來(lái)越多的研究通過(guò)結(jié)合多種數(shù)據(jù)類型(例如,mtDNA、核基因和形態(tài))的分析方法在海洋中發(fā)現(xiàn)了隱存種的存在。對(duì)這些隱存種的闡釋增加了我們對(duì)海洋物種多樣性和演化歷史的認(rèn)識(shí)。櫛江珧(Atrina Pectinata)具有多變的外部形態(tài),因此被認(rèn)為可能存在隱存種。本研究利用mtCOI、核ITS(nrlTS)基因以及形態(tài)特征標(biāo)記對(duì)采自中國(guó)沿海的16個(gè)及日本沿海的1個(gè)櫛江珧群體進(jìn)行分析,探討隱存種的存在以及隱存種之間是否曾經(jīng)發(fā)生過(guò)雜交

7、。DNA條形碼基因mtCOI系統(tǒng)發(fā)生分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)了6個(gè)分化明顯的線粒體支系,支系內(nèi)變異僅為0.4-0.8％,而支系間分化則達(dá)4.3-22.0％,說(shuō)明可能為6個(gè)隱存種。通過(guò)nrITS系統(tǒng)發(fā)生關(guān)系重建發(fā)現(xiàn)了5個(gè)分化顯著的支系,支系問(wèn)遺傳距離為3.7-30.3％。這5個(gè)核基因演化支系分別與線粒體支系1-4和(5+6)基本相對(duì)應(yīng),證明了5個(gè)獨(dú)特的演化支系的存在。同時(shí)發(fā)現(xiàn)單個(gè)個(gè)體中存在分化明顯的多個(gè)nrlTS序列,清楚地表明這些演化支系間在不遠(yuǎn)的