利用Cyt b基因和COⅠ基因探讨威海和青岛海域文昌鱼的分类地位及遗传学多样性

摘要

文昌鱼，又称双尖鱼或蛞蝓，属于脊索动物门(Chordata)，头索动物亚门(Cephalochordata)，头索纲(Cephalochordata，又称狭心纲Leptocardii)。目前发现的文昌鱼约有30种，呈不连续块状分布于世界各大海区，遍及热带和温带的浅海海域，在我国的厦门、青岛和烟台等地均有分布。文昌鱼距今已有5亿年的历史，是无脊椎动物演化至脊椎动物的典型过渡物种，是作为发育生物学和比较与功能基因组学等研究的理想模式动物，具有很高的科研价值。与此同时，文昌鱼还具有较高经济价值和营养价值。但是由于环境的破坏和过度捕捞等原因，从上世纪八十年代后，文昌鱼资源量锐减。为了拯救这一珍贵物种，我国将其列入了国家二级保护动物，并加大了保护工作方面的投入，先后于厦门、青岛、茂名等地成立了国家级和省级文昌鱼自然保护区。
　　 2002年，威海海域首次发现了文昌鱼，但是至今其分类地位及遗传多样性仍未清楚。保护遗传学，主要研究濒危动物的遗传多样性，探讨种群遗传结构，为保护和管理计划的制定提供科学依据。然而，迄今国内尚未见利用分子生物学手段对威海和青岛海域的文昌鱼进行保护遗传学研究。鉴于线粒体DNA标记在物种鉴定和保护遗传学中的优越性，本文采用线粒体DNA上两个不同的基因片段Cytb和CO I基因为分子标记，对采自威海和青岛海域的文昌鱼样品进行了PCR扩增、测序，并与已报道的其他海域的已知同源序列进行比较，探讨了威海和青岛海域文昌鱼的分类地位和遗传多样性。结果如下：
　　 本实验的测序结果经过相应处理，分别得到529bp的Cytb序列片段和520bp的CO I序列片段。文昌鱼Cyt b和CO I序列的核苷酸变异类型多为转换，颠换较少，核苷酸含量存在偏向性，A+T含量显著大于C+G含量。并且，这两个片段内发生的大部分替换为同义替换，同义替换率远大于非同义替换率。Cytb和CO I基因的遗传距离分析以及系统发育树和中接网络图的构建均显示威海和青岛海域的文昌鱼属于Branchiostoma japonicus。
　　 根据Cyt b序列，威海和青岛海域文昌鱼的单倍型多样性和棱苷酸多样性分别为0.9804+/-0.0112和0.012758+/-0.006787，0.9808+/-0.0122和0.013715+/-0.007353。根据CO I序列，威海和青岛海域文昌鱼的单倍型多样性和核苷酸多样性分别为0.9731+/-0.0195和0.007505+/-0.004271，0.9770+/-0.0209和0.007374+/-0.004244。威海和青岛海域文昌鱼的单倍型多样性和核苷酸多样性都较高，均具有较丰富的遗传多样性。
　　 威海和青岛的两个文昌鱼群体之间存在共享单倍型.且Fst和mSt统计值很小(Fst<0.025，st<0.026)，说明二者之间遗传分化水平极低。由Cyt b和CO I序列分析计算出的威海和青岛海域文昌鱼之间的基因流（Nm值）均大于9，表明这两个B.japonicus群体之间具有高水平的基因流和密切的遗传关联。
　　 根据Cytb序列，推算出威海一青岛海域文昌鱼群体的扩张大约发生在1.10Mya（中更新世）。基于Cyt b和CO I基因，得到B.japonicus与丑belcheri的分歧时间分别为37.75Mya(早渐新世)和46.51Mya(晚始新世)。
　　 这些结果为威海海域文昌鱼其他各项研究的进行打下了基础，同时也为文昌鱼资源的有效保护、合理开发及遗传管理方案的制定提供了科学和切实可行的参考依据。

目录

文摘

英文文摘

CONTENTS

第一章 综述

1．1 线粒体DNA分子标记技术

1.1.1 分子标记简介

1.1.2 动物线粒体DNA简介

1.1.3 动物线粒体DNA备基因属性

1.2 文昌鱼简介

1,2.1 文昌鱼生物学特征及分布

1.2.2 文昌鱼的研究意义

1.2.3 文昌鱼系统分类学研究

1.2.4 文昌鱼分子遗传学研究

1.3 威海海域文昌鱼的研究现状

1.4 立题依据、研究内容及意义

第二章 材料和方法

2.1 材料

2,1.1 样品采集

2.1.2 主要仪器设备

2.1.3 主要试剂及溶液配置

2.2 方法

2.2.1 基因组DNA的提取

2.2.2 PCR扩增反应

2.2.3 测序

2.2.4 数据处理与分析

第三章 实验结果

3.1 基因组DNA的提取与检测

3.2 PCR扩增结果及检测

3.2.1 Cytb基因的扩增结果及检测

3.2.2 CO I基因的扩增结果及检测

3.3 测序结果与分析

3.3.1 序列测定、剪接及群体划分

3.3.2 序列变异分析

3.3.2 系统发育关系

3.3.3 种群遗传结构

3.3.4 种群动念

3.3.5 分歧时问

第四章 讨论

4.1 总基因组提取

4.2 序列结果的分析

4.3 文昌鱼的分类地位

4.4 种群遗传结构及基因流

4.5 遗传多样性

4.6 种群扩张

4.7 分歧时间

4.8 研究展望

参考文献

致谢

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