基于线粒体COI基因的中国近海鲱形目和鲈形目银鲈科银鲈属鱼类DNA条形码研究

摘要

鲱形目(Clupeiformes)是硬骨鱼纲(Osteichthyes)辐鳍亚纲(Actinopterygii)中的一个目，普遍生活在温带及热带的海水、咸淡水和淡水中，在世界和我国的渔业中都占有重要地位，具有极高的经济价值、医疗价值和科研价值。银鲈属(Gerres)是隶属于硬骨鱼纲(Osteichthyes)辐鳍亚纲(Actinopterygii)鲈形目(Perciformes)银鲈科(Gerreidae?)的肉食性鱼类，在我国主要分布在南海和东海海域，因营养丰富、肉质美味，也具有较高的经济价值。目前，随着全球海洋环境的不断恶化和酷渔滥捕，鲱形目鱼类和银鲈属鱼类的产量愈发减少甚至部分种类濒临灭绝，亟待采取措施以更好地保护和合理利用鲱形目和银鲈属鱼类资源。准确的物种鉴定是深入开展海洋生态和渔业资源评估以及相关政策制订的前提，但由于鲱形目和银鲈属鱼类种类多，一些近缘种外部形态相似，且同一物种自身形态受外界环境和发育阶段的影响而有较大变化，基于传统的形态鉴定往往不能准确鉴定物种。DNA条形码是一项可对物种进行快速、准确鉴别的分子标记技术，已被广泛应用于物种的鉴定。本文以动物分类鉴定中广泛使用的标准序列线粒体COI基因652bp的序列作为DNA条形码，分析了鲱形目2亚目4科24属48种407条序列和银鲈属6种405条序列，其中本文测定的鲱形目有3科11属25种共317尾鱼类，鲈形目银鲈科银鲈属6种共399尾鱼类；GenBank中下载的鲱形目有4科19属32个种共90条序列，鲈形目银鲈科银鲈属5种共6条序列，以探讨中国近海鲱形目和银鲈属鱼类的分类地位以及DNA条形码在鲱形目和银鲈属鱼类鉴定中的有效性，分析近缘种的的系统发育关系，得到的结果如下：
　　（1）鲱形目全部48个种的种内平均遗传距离为0.6％，其中有45个种的种内遗传距离小于2%，存在明显的条码间隔，满足Hebert提出的种内遗传距离标准，确定了它们的物种有效性，表明DNA条形码能对鲱形目绝大部分物种进行准确鉴定。全部24个属中有18个属形成了各自的单系分支，表明COI基因序列也能在属的水平上对鲱形目大部分类群进行很好的区分。鲚属中的凤鲚分为了2个种，刀鲚、短颌鲚为同一个种，与前人研究结论相一致；棱鳀属中的黄吻棱鳀和中颌棱鳀在NJ树上各为单系但聚为一支，可能为2个亚种或近期分化形成的种；青鳞小沙丁鱼分为2个单系支，推测可能存在2个种亦或是GenBank中序列的命名有误；洁白鲱属中的洁白鲱和鳓属中的鳓聚为一支，小沙丁鱼属中的长头小沙丁鱼和中华小沙丁鱼聚在一支，推测有可能是GenBank中鉴定的错误或是受到种间杂交、近期辐射进化的影响。
　　（2）银鲈属全部6个种聚类为7个分支，除长棘银鲈外，其余5个种的种内遗传距离均小于2%，种间平均遗传距离是种内平均遗传距离的62倍，远大于Hebert提出的10倍标准，表明线粒体COI基因适合作为银鲈属的DNA条形码对大部分银鲈属鱼类进行区分。长棘银鲈分为2个不同的支系，分支间的遗传距离13.8%为分支内平均遗传距离0.15%(0.1%-0.2%)的93倍，远远大于种内种间的10倍标准，表明可能存在2个不同的种，短棘银鲈和来自GenBank的缘边钻嘴鱼处于同一分支，二者系同物异名。
　　（3）COI基因能够作为DNA条形码对鲱形目和银鲈属绝大部分种类在种间种内水平上进行较好的区分，但COI基因在对近期分化形成物种、杂交物种以及高阶分类水平上的类群进行鉴别时存在不足，今后对鲱形目和银鲈属的研究应结合多种分子标记和多学科进行深入探讨。

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第一章：前言

1.1 DNA条形码的介绍

1.1.1 DNA条形码的概念

1.1.2 DNA条形码的产生与发展

1.1.3 DNA条形码的原理

1.1.4 DNA条形码技术的优势和局限性

1.1.5 DNA条形码技术的操作步骤

1.1.6 DNA条形码在物种鉴定中应用

1.2鲱形目的概述

1.2.1鲱形目鱼类的概况与地理分布

1.2.2鲱形目鱼类的形态特征与生态习性

1.2.3鲱形目鱼类的经济与科研价值

1.2.4鲱形目分类系统的演化和分子系统学研究进展

1.3银鲈属的概况

1.3.1银鲈属的分布和种类

1.3.2银鲈属的形态特征和生活习性

1.3.3银鲈属鱼类的相关研究

1.4本研究目的和意义

第二章：材料与方法

2.1实验材料

2.2实验试剂与仪器

2.2.1实验所用试剂与药品

2.2.2实验所用耗材和仪器

2.3鲱形目和银鲈属鱼类的DNA提取

2.4目的序列的PCR扩增（聚合酶链式反应）

2.4.1本研究的PCR扩增引物

2.4.2 PCR反应体系

2.4.3 PCR反应循环条件

2.4.4 PCR产物凝胶电泳检测

2.4.5 PCR产物送测

2.5数据处理

2.5.1序列校对

2.5.2序列特征与碱基组成

2.5.3遗传距离的计算与ABGD分析

2.5.4分子系统树的构建

第三章：实验结果

3.1鲱形目实验结果

3.1.1鲱形目鱼类COI序列特征

3.1.2鲱形目鱼类各分类单元的遗传距离

3.1.3鲱形目ABGD分析

3.1.4鲱形目条形码分子系统树

3.2鲈形目银鲈科银鲈属鱼类研究结果

3.2.1鲈形目银鲈科银鲈属COI序列特征

3.2.2银鲈属种内种间遗传距离

3.2.3银鲈属ABGD分析

3.2.4银鲈属分子系统树

第四章讨论

4.1鲱形目鱼类

4.1.1基于COI基因的种内种间遗传距离的鲱形目鱼类鉴定

4.1.2 COI基因在属及属以上分类阶元中的鉴别能力

4.1.3基于NJ树的鲱形目分类中的问题和系统发育分析

4.2银鲈属鱼类的讨论与分析

4.2.1基于K2P模型的种内种间遗传距离分析

4.2.2基于NJ树的银鲈属系统发育分析

4.2.3长棘银鲈分类地位的探讨

4.2.4银鲈属中存在的其他分类问题

总结和展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢