中国子陵吻虾虎鱼和小黄黝鱼的种群结构及遗传多样性分析

摘要

本论文采用线粒体分子标记（Cyt b和D-loop基因）分析30个子陵吻虾虎鱼种群和14个小黄黝鱼种群的种群结构与遗传多样性。主要结果如下： 1基于线粒体分子标记D-loop基因的子陵吻虾虎鱼种群结构及遗传多样性研究 通过分析子陵吻虾虎鱼30个地理种群143个个体的线粒体控制区 D-loop基因844bp。结果为： (1)序列分析，在子陵吻虾虎鱼所分析得844bp序列中，共有51个变异位点（variable site）占6.04%，包括37个简约信息位点（parsimoniously informative）占4.38%。143条序列60个单倍型。 (2)遗传多样性分析，子陵吻虾虎鱼的平均单倍型多样性（haplotype diversity;h）0.9687。种群内单倍型多样性，洞庭湖（DTH）、临海（LH）、漳平市（ZP）九龙江、柳州（LZ）都为1.0000。洪湖（HH）、鹰潭（YT）、水阳江（SYJ）、巢湖（CH）、玉林（YL）、海南（HN）昌江都只有一个单倍型，丹东（DD）只有一个样本不做分析。子陵吻虾虎鱼的平均核苷酸多样性（Nucleotide diversity）分析结果是0.0099，其中沈阳（SY）、樟树（ZS）、太湖（TH）种群的核苷酸多样性小于0.0001；洪湖（HH）、鹰潭（YT）、水阳江（SYJ）、巢湖（CH）、玉林（YL）、海南（HN）昌江都只有一个单倍型，没有做核苷酸多样性分析；高邮湖（GYH）的核苷酸多样性为0.01211±0.00781，只有高邮湖（GYH）有较高的核苷酸多样，且大于0.01，其他地区都介于0-0.01之间具有较低的核苷酸多样性。综上所述：可以看出子陵吻虾虎鱼具有较高的单倍型多样性和较低的核苷酸多样性。 （3）贝叶斯树和单倍型网络图结果可把子陵吻虾虎鱼分为A、B两大支：A支主要为钱塘江、临海灵水、瓯江、闽江、九龙江、珠江、柳江、南流江、海南昌化江种群及部分高邮湖和太湖样本；B支主主要由长江水系-淮河水系-黄河水系-海河水系-辽河水系-鸭绿江种群部分九龙江和瓯江样本组成。 （4）种群结构SAMOVA和AMOVA分析可把子陵吻虾虎鱼种群分为4个地理种群，变异来源主要来自种群FST=0.73075，组间变异FCT=0.49328与组内FSC=0.46863相近，说明整个子陵吻虾虎鱼种群差异比较均一。 （5）中性检验及错配分析结果都显示子陵吻虾虎鱼历史上发生过种群的扩张，各个种群扩张的年代分别为黄河水系0.39-1.58万年前、长江水系0.28-1.15万年前、珠江水系2.4-9.9万年前，均约为第四纪更新世晚期。 2基于线粒体分子标记Cyt b和D-loop基因的小黄黝鱼种群结构及遗传多样性研究 分析了小黄黝鱼14个地理种群88个个体的线粒体Cyt b（1320bp）和D-loop（839bp）基因，串联后长度为2159bp。结果如下： （1）遗传多样性分析，共检测到133个变异位点，占6.16%，发现63个单倍型。单倍型多样性h=0.9791，核苷酸多样性π=0.0096。结果显示小黄黝鱼具有较高的单倍型多样性（都大于0.8000±0.1721）和较低的核苷酸多样性π=0.0096。 （2）单倍型网络图和谱系分析，可知小黄黝鱼Cyt b和D-loop串联序列共检测到63个单倍型，Hap04、Hap10、Hap32存在共享情况：Hap04为辽河与黄河（濮阳）样本所共享；Hap10为太湖和郎溪所共享；Hap32为洪湖和长江（荆州）所共享。构建的群体单倍型网络图显示小黄黝鱼群体大致可分为 A、B、C三个谱系：A谱系为邵阳群体，所有样本共享单倍型H52（11个样本）；B谱系包括H51（长江水系郎溪）和太湖所有样本；C谱系包括除太湖、长江水系资水（邵阳群体）和H51外所有群体。C谱系又可分为 C1、C2、C3三个亚谱系：C1主要以长江水系样本为主包括长江水系（洞庭湖、荆州、洪湖、靖江、巢湖、郎溪）和松花江-哈尔滨、辽河水系-沈阳、黄河水系-濮阳、高邮湖、云南腾冲这些地区的少数样本；C2主要包括北方水系（松花江-哈尔滨、辽河-沈阳、海河-北京、黄河-濮阳、高邮湖）样本和少数长江水系（巢湖、荆州）样本；C3主要包括长江水系-靖江样本和松花江-哈尔滨、辽河-沈阳及高邮湖个别样本。贝叶斯（BI）系统发育树与单倍型网络图基本一致也可分为A、B、C三支。 （3）以地理结构为分组依据的AMOVA分析将所有地理种群分为邵阳、太湖、其他3组，结果表明大部分变异来自种群间（79%），组内变异只有（21.3%）。SAMOVA结果显示当分组K值等于3，FCT=0.52487的时候是最佳种群分组结果。当K=3时，分为邵阳、太湖和其他3个地理空间种群。 （4）中性检验和种群错配分布（Mismatch distribution）分析：只有太湖（TH）、靖江（JJ）、荆州（JZ）、洪湖（HH）具有较明显的单峰；而郎溪（LX）、巢湖（CH）、高邮湖（GYH）、濮阳（PY）、海河（HHe）、辽河（LH）、松花江（SHJ）都具有超过2个峰的多峰错配分布；结合Tajima’s D和Fu’s FS检测，只有靖江（JJ，Fu’s FS:-4.119，P=0.009）、洪湖（HH，Fu’s FS：-2.814，P=0.016）群体为显著负值且P≤0.05，暗示这两个种群历史上发生过种群扩张。太湖和荆州群体虽然Fu’s FS也为负值（Fu’s FS=-0.65809、-0.37708），但P值不显著（P＝0.26600,0.33100）。而其他种群均具有多峰且Fu’s FS多为正值，说明这些种群内样本具有不同的来源，结合中国近代养殖引种以及其他方面原因，可能是由于引种造成。

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第一章 文献综述

1 子陵吻虾虎鱼及小黄黝鱼的研究概况

1.1 虾虎鱼的简介

1.2 生物学特性

2 亲缘地理学的起源以及研究种群遗传结构、遗传多样性形成的机制中相关的理论基础

2.1 亲缘地理学的起源

2.2 研究亲缘地理学、种群结构、遗传多样性相关的理论

3 鱼类种群遗传学及亲缘地理学研究中分子标记的选择

3.1 第一代分子标记RFLP

3.2 第二代分子标记微卫星标记SSR

3.3 第三代分子标记单核苷酸多态SNP

3.4 其他单个核基因标记以及基于基因富集方法的多位点标记

3.5 线粒体遗传标记

4 本研究的目的、意义及技术路线

第二章 基于线粒体Cyt b分子标记的子陵吻虾虎鱼遗传多样性及种群结构分析

1 前言

2 材料与方法

2.1 实验材料

2.2 总DNA提取

2.3 PCR扩增和测序

2.4 数据分析

3 结果

3.1 序列差异

3.2 遗传多样性

3.3 亲缘关系系统树与单倍型网络图

3.4 空间分子变异（SAMOVA）与分子变异（AMOVA）分析

3.5 种群遗传分化指数与遗传距离分析

3.6 种群历史动态

4 讨论

4.1 子陵吻虾虎鱼种群遗传多样性

4.2 子陵吻虾虎鱼系统发育关系分析

4.3 子陵吻虾虎鱼种群结构分析

4.4 种群历史动态

5 结论

第三章中国小黄黝鱼种群结构和遗传多样性分析

第一节中国小黄黝鱼种群结构和遗传多样性分析

1 前言

2 材料与方法

3 结果

4 讨论

5 结论

第二节 小黄黝鱼的形态学形状测量与分析

1 前言

2 材料与方法

3 结果

4 结论

全文小结

参考文献

附录

致谢