斑鰶和青鳞小沙丁鱼的种群遗传结构与分子系统地理学研究

摘要

大量的渔业管理实例和计算机模拟研究,都证明正确认识鱼类种群结构对渔业管理政策的制定起到积极的作用。如果忽视了鱼类种群遗传结构可能导致过度捕捞和严重的种群衰减。鱼类种群遗传结构的评估为鱼类群体修复以及管理提供了重要的依据。目前,已经发现,在西北太平洋有许多海洋鱼类存在不同的遗传结构模式。更新世剧烈的气候变迁、特殊的地理特点和洋流模式可能是造成遗传模式多样化的原因。此外,具有不同生活史特征的鱼类对复杂的海洋环境因素有着不同的响应,形成了不同的群体遗传模式。
　　 采用形态学、线粒体DNA、AFLP和ISSR,4种标记来检测斑鰶(Konosiruspunctatus)的种群结构和系统地理格局,并探讨了鰶亚科的系统发育和斑鰶的分类地位。
　　 (1)对中国和日本沿岸10个斑鰶群体259尾个体的分节特征和量度特征开展了多变量分析,结果表明不同群体之间在绝大多数特征变量上存在显著差异。主成分分析和多重比较分析显示,中国沿岸群体和日本沿岸群体之间虽然存在差异,但是差异程度较小。
　　 (2)利用线粒体应用线粒体DNA控制区对斑鰶10个地理群体开展了分子系统地理学研究,检测到了两个高度分化的世系,一个仅存在于日本沿岸群体,一个仅存在于中国沿岸群体,中日群体间无基因交流,2个世系可能形成于更新世冰期的隔离。斑鰶受限的离岸扩散能力可能是维持这一差异的重要原因。日本群体间缺乏显著的遗传结构,可能是由于日本沿岸较强的洋流促进了不同地理群体之间的交流。而中国的黄渤海群体之间缺乏遗传结构,与黄海东南部存在一个共同越冬场有关。具有较独立的洄游路线是导致温州群体和大亚湾群体与其他中国群体存在遗传差异的重要原因。而大亚湾群体具有特有的单倍型分支,表明斑鰶的南海群体曾经发生过奠基事件。
　　 (3)利用AFLP标记对9个斑鰶群体进行了群体遗传学分析。结果支持线粒体DNA检测到的两个完全分化且异域分布的系统发育类群。中国群体中大亚湾群体与其他群体之间存在显著的遗传差异。但是在日本群体中,青森群体与其他群体存在显著的遗传差异。
　　 (4)利用ISSR标记在对中国和日本5个斑鲦群体进行了群体遗传学分析。结果支持依据线粒体DNA和AFLP标记得到的结论。斑鲦中日群体之间完全分化。舟山和青岛群体之间缺乏遗传结构,而大亚湾群体与其他中国群体之间存在显著遗传差异。而日本群体之间缺乏显著的遗传结构。
　　 (5)为探讨斑鰶在鰶亚科中的系统发育地位,我们利用线粒体Cyt b和16S rRNA基因片段对鰶亚科五种鱼类进行了系统发育研究。结果显示斑鰶与花鰶的亲缘关系最近,分化于660万年前的中新世。而分布于美洲大陆的真鰶属鱼类则与分布于印度洋和太平洋的斑鰶、花鰶和日本海鰶的亲缘关系较远。
　　 采用AFLP与ISSR两种分子标记对青鳞小沙丁鱼(Sardinellazunasi)群体的遗传多样性水平和群体遗传结构进行了研究。
　　 (1)利用AFLP分子标记技术在5个青鳞小沙丁鱼群体中,筛选出4个AFLP引物对71尾样品进行分析。AMOVA分析和两两间FST值显示中日群体间存在显著的遗传分化,暗示该物种群体间存在一定的隔离机制,此外,聚类分析也显示出青鳞小沙丁鱼群体间存在显著的地理结构。同时检测到了显著的地理距离隔离模式。香川和爱知群体间微弱但是显著的遗传结构,可能是由于其沿岸半封闭的地理特点所导致的。此外,中国群体内部没有检测到显著的遗传结构,这表明群体间存在较高水平的基因交流。
　　 (2)利用ISSR标记在青鳞小沙丁鱼5个群体中,筛选出4个ISSR引物对87个样品进行分析。与AFLP结果相同,AMOVA分析和两两间FST值显示中日群体间也检测到显著的遗传分化,暗示该物种群体间存在一定的隔离机制,此外,聚类分析也显示出青鳞小沙丁鱼群体间存在显著的地理结构。推测冰期的气候变化可能导致了遗传分化的产生。而与AFLP结果一致,在青鳞小沙丁鱼群体中,检测到显著的地理距离隔离模式,表明遗传分化可能是由群体间的地理距离隔离所致。但中日群体间并没有发现存在显著的遗传结构,表明青鳞小沙丁鱼较高的沿岸扩散能力。这可能是由洋流输送作用和共同越冬场导致的。