Morphological,Biochemicalandgenetic Variability of Snakehead Species Based on Morphometric and Microsatellite Markers

摘要

本文对中国蛇头鱼科的两个品种(乌鳢和斑鳢)及它们的杂交种进行了形态学、生物化学和遗传学的研究。从180个个体获得了它们的25种不同的形态学和数量学特性。采用方差分析和多变量分析(主成分分析法、判别功能分析法和聚类分析法)的方法对数据进行了统计分析。我们还测定了野生和养殖乌鳢的生化成分和血液指标,并对它们进行了比较分析。此外,本研究还描述了乌鳢的发育过程和来自于它基因组的10个微卫星位点,并利用这些微卫星标记评价了来自中国5个湖泊和1个养殖种群的乌鳢的遗传变异性。具体如下:
　　 1.本研究中,把不同的形态和可数性状特征的杂种个体与它们的亲本(乌鳢♂,斑鳢♀)之间进行了比较,以期高效的区分这些种群。关于可数性状,杂交种具有最大的臀鳍鳍条数(34.95±2.45),接下来是乌鳢(32.21±1.53)和斑鳢(27.31±4.18),而杂交种的胸鳍和尾鳍的数目介于两个亲本之间。杂交种的背鳍鳍条,侧线上与侧线下鳞片计数结果与乌鳢有显著的相似性。在17个可数性状中,只有两个性状(眼窝长度和眼球直径)在杂交种是显著的区别于亲本个体,而杂交种的体型更与乌鳢相近而不是斑鳢的。主成份分析显示,前三个主成份(PC)的形态和可数性状特征的总变异度是83.09％(PCⅠ是50.27％,PCⅡ是23.91％,PCⅢ是8.91％)。两个PC(Ⅰ和Ⅱ)占了总变异度的的74.18％。聚类分析显示,斑鳢种群单独聚在一支,而乌鳢和杂交鳢则在一起聚为另一支。对形态和可数性状特征进行的多元统计(stepwise DFA),结果表明胸鳍和臀鳍的数量在分析中最多。对于形态和可数性状特征提供的信息,可数性状特征被证明在区分两个密切联系的乌鳢和斑鳢以及它们的杂交后代之间比形态特征更有用。
　　 2.这项研究的目的是为了比较在人工饲养的乌鳢和野生的乌鳢之间的血液和生化指标,以此来获得基准值。30个性成熟的和没有疾病的野生个体(总长是37.70±13.68 cm,总重是555.3±449.0 g)和人工养殖个体(总长是36.82±1.72 cm,总重是450.5±58.8 g)进行了测定。在人工养殖的乌鳢中,谷丙转氨酶的平均值是370.1 IU1-1,天门冬氨酸转移酶是1145.3 IU1－1,白蛋白是15.84 g1-1,直接胆红素是6.15μmol1－1,尿素是1.40 mmol1-1,血糖是21.54 mmol1－1,胆固醇水平是6.60 mmol1－1,这些值都显著的高于野生种群(P<0.05)。在野生种群中,相应的值分别是9.81 IU1－1,394.1U1-1,12.90 g1-1,2.57μmol1-1,0.97 mmol1-1,2.36 mmol1-1 and4.38 mmol1-1。在野生和养殖种群之间的总蛋白,球蛋白,总胆红素,铬,钠,氯离子,甘油三酯的水平没有显著的差异(P>0.05)。红细胞,血色素,血红蛋白的平均值和平均红细胞容积在养殖种群中很高(P<0.05),而白细胞重量计数的值,红细胞沉降速率,平均红细胞血红蛋白含量,平均红细胞血红蛋白浓度在野生种群中显著的升高(P>0.05)。本研究表明,鱼的血液和生化指标受到显著的环境条件的影响。在人工养殖条件下,这些生理参数可以方便的作为鱼类的健康养殖的监测工具。
　　 3.从乌鳢的基因组富集文库中分离和鉴定了10个微卫星标记,用这些标记来分析来自自然种群的40个个体。等位基因的数目是6-17,观测杂合度和期望杂合度的变化范围分别是0.8000-1.0000和0.7269-0.9551,平均多态信息含量是0.830。在经过Bonferroni校正以后,只在一个位点检测到Hardy-Weinberg的重大偏离和基因链锁不平衡(P<0.005)。这些新开发的标记对于乌鳢种群遗传评估研究和遗传连锁图谱的构建具有重要的意义。
　　 4.用微卫星标记比较分析了乌鳢野生种群与养殖种群的遗传多样性,以确定养殖乌鳢对野生乌鳢种群的遗传影响。用10个微卫星标记对5个野生种群、1个养殖种群进行了分析。微卫星位点筛选结果表明:野生种群和养殖种群均有较高的多态性,其中,每个位点的等位基因数平均是从4.5到6.1,平均期望杂合度是从0.7806到0.7080。但是野生种群和养殖种群的等位基因丰度和期望杂合度差异不显著。方差分析表明,多数变异是来自于个体(93.59％)而不是种群(22.91％)。根据遗传距离构建的系统发育树显示,这6个种群属于3个群体,这表明在野生乌鳢和养殖乌鳢间没有清晰的界限。本文的这些研究结果将有益于中国乌鳢管理政策的制定和可持续保护。