西北太平洋兩種鮐屬魚類的分子系統(tǒng)地理學研究.pdf

1、鮐屬（Scomber）為暖水性中上層魚類，在海洋捕撈業(yè)中占有重要的地位，但其系統(tǒng)發(fā)育關系與分類、物種劃分尚存爭議。本研究基于形態(tài)學、線粒體DNA和核基因分析了鮐屬魚類的分類與系統(tǒng)發(fā)育關系，并探討了鮐屬魚類的起源進化歷史。同時我們以在西北太平洋分布的日本鮐（Scomber japonicus）和澳洲鮐（Scomber australasicus）為研究對象，分別采用形態(tài)學、線粒體DNA和微衛(wèi)星三種標記來檢測兩種鮐屬魚類的群體遺傳結構和系統(tǒng)

2、地理格局，并探討了其群體動態(tài)歷史的演化過程，揭示歷史因素、當前環(huán)境因素及魚類自身的生態(tài)習性對海洋魚類群體遺傳結構和系統(tǒng)地理分布模式的綜合作用。主要研究結果如下：
　　1.鮐屬魚類系統(tǒng)發(fā)育關系與進化歷史
　　（1）采用傳統(tǒng)形態(tài)和耳石形態(tài)兩種研究方法，分析了三種鮐屬魚類（大西洋鮐、日本鮐和澳洲鮐）的系統(tǒng)發(fā)育關系，結果表明：在外觀上大西洋鮐（Scomber scombrus）矢耳石與其他兩種鮐魚完全不同，日本鮐與澳洲鮐矢耳石形狀相

3、似；判別分析、主成分分析與聚類分析結果一致，均表明大西洋鮐與其他兩種鮐魚的形態(tài)差異明顯，日本鮐和澳洲鮐的形態(tài)相似，親緣關系緊密。
　?。?）本文以線粒體DNA（COI、Cyt b和控制區(qū)）和核基因（5S rDNA）為分子標記，結合線粒體基因和核基因各自的優(yōu)點，在每個基因片段獨立分析的基礎上，利用貝葉斯聯(lián)合模型分析方法重建鮐屬魚類的系統(tǒng)發(fā)育關系。結果顯示：所有的系統(tǒng)發(fā)育分析均解決和支持鮐屬魚類的單系性；不同分區(qū)策略的貝葉斯分析獲得了

4、拓撲結構一致且各節(jié)點后驗概率均較高的系統(tǒng)發(fā)育樹，日本鮐與澳洲鮐聚為姐妹群，再與圓鮐聚類，大西洋鮐位于基部位置。
　　形態(tài)與分子數據均支持澳洲鮐的物種有效性及大西洋鮐與日本鮐和澳洲鮐存在較大差異。由于圓鮐整魚樣品的缺乏，未能從形態(tài)學角度對鮐屬魚類進行全面地分析。但本研究的分子證據強烈支持圓鮐的物種有效性，并將圓鮐置于日本鮐和澳洲鮐聚類分支的姐妹群位置上，進一步澄清了鮐屬魚類之間系統(tǒng)發(fā)育關系的疑問。此外，我們還將鮐屬魚類的地理分布與其

5、系統(tǒng)關系相結合綜合探討了鮐屬魚類的起源進化歷史，指出地理阻礙導致的分類階元的隔離分化（vicariance）過程與各階元在擴散分化的生態(tài)適應（adaption）過程相互補充交叉，促進了鮐屬魚類分化并逐漸形成現在的地理分布格局。
　　2.日本鮐種群遺傳結構與分子系統(tǒng)地理學研究
　?。?）運用形態(tài)學方法分析了西北太平洋日本鮐群體之間的形態(tài)差異。結果顯示，在傳統(tǒng)形態(tài)和耳石形態(tài)上日本鮐各群體間均存在差異，但不同海域之間沒有形成明顯的

6、分化。此外，對日本鮐不同體長組個體的耳石形態(tài)特征進行比較分析發(fā)現，日本鮐耳石形態(tài)特征隨著魚體生長而發(fā)生顯著變化。
　?。?）應用線粒體DNA控制區(qū)對西北太平洋14個日本鮐地理群體開展了分子系統(tǒng)地理學研究，結果顯示在日本鮐種內檢測到了2個明顯分化的系統(tǒng)發(fā)育類群，但兩個類群在空間上的分布頻率并不存在顯著差異，即不存在地理結構，未檢測到顯著的群體遺傳結構。我們推測更新世冰期的隔離很可能是日本鮐產生系統(tǒng)分化的主要原因，而冰川消退后的群體間

7、的重新混合可能消除先前因隔離而積累的遺傳差異。此外，核苷酸不配對分布和中性檢驗分析的結果表明西北太平洋日本鮐經歷了近期群體擴張事件。
　　（3）應用微衛(wèi)星分子標記開展了西北太平洋日本鮐的群體遺傳結構分析。結果顯示日本鮐在微衛(wèi)星DNA上展現了較高的遺傳多樣性水平；通過檢測8個微衛(wèi)星多態(tài)位點差異，在日本鮐群體間存在顯著的遺傳分化，推測地理距離、海流以及日本鮐自身的生態(tài)特征很可能是導致群體間產生遺傳差異的原因。
　　3.澳洲鮐種群

8、遺傳結構與分子系統(tǒng)地理學研究
　?。?）采用傳統(tǒng)的形態(tài)度量與框架結構度量相結合的研究方法，分析了中日澳洲鮐群體之間的形態(tài)差異。多種多元統(tǒng)計方法結果基本一致，珠海群體與日本相模灣群體間存在形態(tài)差異。我們推測海流對澳洲鮐不同群體間的形態(tài)差異產生了重要影響。
　?。?）基于線粒體 DNA控制區(qū)的分子系統(tǒng)地理學研究結果表明，澳洲鮐種內無譜系結構，在所研究范圍內沒有檢測到明顯的系統(tǒng)地理分化，一方面可能是因為間冰期澳洲鮐群體發(fā)生棲息地大

9、規(guī)模擴張所引起的；另一方面可能是由澳洲鮐本身的生活史特征造成的，澳洲鮐成魚進行長距離洄游，擴散能力較強，補充大且存在較長的浮游生活期，從而在洋流的作用下使群體間存在較高頻率的基因交流。
　?。?）通過檢測8個微衛(wèi)星多態(tài)位點差異，在日本太平洋沿岸4個澳洲鮐地理群體中檢測到微弱但顯著的遺傳結構，北太平洋中部群體與其他群體存在明顯的遺傳分化，距離隔離及勘察加寒流可能對澳洲鮐群體間基因交流產生了阻礙。同樣，澳洲鮐在微衛(wèi)星DNA上具有較高的