基于核基因分子标记的野鲮亚科两种鱼类比较亲缘地理研究

摘要

东方墨头鱼（Garra orientalis）属鲤形目(Cypriniformes)，鲤科(Cyprinidae)，野鲮亚科(Labeoninae)，墨头鱼属（Garra）。东方墨头鱼广泛分布于我国南方珠江、闽江、九龙江、韩江、元江、海南岛等水系。纹唇鱼（Osteochilus salsburyi）属鲤形目(Cypriniformes)，鲤科(Cyprinidae)，野鲮亚科(Labeoninae)，纹唇鱼属（Osteochilus）。纹唇鱼分布于珠江、闽江、九龙江、元江等水系及海南岛，国外见于越南。本研究采用核基因分子标记（S7和Rag2）对八个东方墨头鱼种群和十二个纹唇鱼种群进行亲缘地理关系及种群遗传结构的研究。 结果如下： 1.设计适用于扩增东方墨头鱼和纹唇鱼S7和Rag2基因的引物，获得墨头鱼8个种群的S7和Rag2序列各103条，其中S7片段长度为635 bp，Rag2片段长度为990 bp；获得纹唇鱼12个种群的S7和Rag2基因各213条，其中S7片段长度为762 bp，Rag2片段长度为814 bp。 2.对S7和Rag2进行序列差异分析，将S7和Rag2的碱基组成进行了对比，墨头鱼S7基因包含27个变异位点，总变异率为4.25%，其中简约信息位点26个，占比4.09%；墨头鱼Rag2基因包含34个变异位点，总变异率为3.43%，其中简约信息位点20个，占比2.02%。纹唇鱼S7基因包含37个变异位点，总变异率为4.86%，其中简约信息位点36个，占比4.72%；纹唇鱼Rag2基因包含15个变异位点，总变异率为1.84%，其中简约信息位点10个，占比1.23%。显示S7比Rag2拥有更高的变异率，东方墨头鱼的S7加Rag2比纹唇鱼拥有更高的总变异率。 3.对东方墨头鱼和纹唇鱼进行遗传多样性分析，东方墨头鱼的单倍型多样性范围为0.2222~1.0000，平均单倍型多样性为0.95793；核苷酸多样性范围从0.000684到0.006051，平均核苷酸多样性为0.006256。纹唇鱼单倍型多样性范围为0.9670~1.0000，平均单倍型多样性为0.99889；核苷酸多样性范围为0.004096到0.007369，平均核苷酸多样性为0.006835。东方墨头鱼和纹唇鱼均具有高单倍型多样性和低核苷酸多样性。 4.亲缘地理关系分析。我们用邻接法构建系统发育树，显示八个种群的东方墨头鱼样本分为两支A，B，其中B包含三个分支B1、B2、B3。A主要包括建瓯（JO）金秀（JX），华安（HA），河源（HY）和春溪（CX）五个种群，B1包含琼海（QH）、白沙（BS）、河源（HY）和春溪（CX）种群的少数个体。B2包含琼海（QH）和白沙（BS）种群的绝大部分个体。B3包括乐东（LD）种群的所有个体，琼海（QH）和白沙（BS）种群的部分个体。单倍型网络图将其样本分为三支，东方墨头鱼在以邻接法建立的系统发育树和单倍型网络图中均表现出了明显的地理种群相关的聚类现象。用邻接法构建的十二个种群的纹唇鱼样本的系统发育树分可以分为六支，分别命名为 A，B，C、D、E、F。A主要包括乐东（LD），饶平（RP），信宜（XY）三个种群的大部分个体和河源（HY），华安（HA），揭西（JH），四会（SH），海丰（HF），春溪（CX），金秀（JX）七个种群的部分个体，B主要由琼海（QH），春溪（CX），揭西（JH），海丰（HF）四个种群的个体组成，也包含白沙（BS），乐东（LD），华安（HA），金秀（JX）四个种群的部分个体。C由琼海（QH），白沙（BS），乐东（LD），春溪（CX）4个种群的少部分个体组成。D主要包括琼海（QH），白沙（BS），乐东（LD)三个种群的部分个体。E由琼海（QH），白沙（BS），华安（HA），金秀（JX）的少部分个体组成。F主要包含白沙（BS），乐东（LD），华安（HA），河源（HY），四会（SH），海丰（HF）6个种群的部分个体，纹唇鱼的单倍型网络图显示的结构与NJ树基本一致。NJ树和网络图均显示纹唇鱼的十二个种群也出现了一定程度上的聚类现象，但不如东方墨头鱼显著。 5.遗传分化和种群遗传结构分析。东方墨头鱼种群的遗传分化指数（Fst）为-0.049到0.7376之间，遗传分化指数较高；各种群间的遗传距离范围为0.001~0.010，有一个较大的变化区间。AMOVA和SAMOVA分析结果显示，东方墨头鱼种群可以分为三个组群，组间的变异为43.18%，种群内部的变异为52.54%。纹唇鱼Fst值的范围在0.01470到0.33744之间，遗传分化指数较低；各种群间的遗传距离范围为0.005~0.008，处于比较平均的状态，变化区间小。AMOVA和SAMOVA分析结果显示，纹唇鱼种群可以分为五个组群，组间的变异为10.43%，种群内部的变异为83.85%。 6.种群历史动态分析。用中性检验（Tajima’s D和Fu’sFs检验）和单核苷酸错配分布（mismatch distribution）来检测东方墨头鱼和纹唇鱼的种群是否发生过扩张。结果显示东方墨头鱼中的琼海（QH）、白沙（BS）、河源（HY）和春溪（CX）四个种群可能在近期历史上发生过扩张。纹唇鱼的大部分种群可能在近期历史上发生过扩张。 此前针对华南地区的初级淡水鱼类进行亲缘地理研究主要采用线粒体基因。本研究采用纯核基因分子标记对该区域同域分布的两种初级淡水鱼的种群遗传结构进行了分析和比较，进一步了解了此区淡水鱼类的遗传分化与地理分布的相关性。同时也是对以往研究的有益补充。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 引言

1 东方墨头鱼和纹唇鱼研究概述

1.1 生物学特征

1.2 研究现状

2 鱼类亲缘地理研究概况

2.1 亲缘地理学简介

2.2 亲缘地理学相关理论

2.3 亲缘地理研究应用的遗传标记

2.4 鱼类亲缘地理研究现状

3 本研究的目的、意义和技术路线

第二章 基于核基因分子标记的东方墨头鱼与纹唇鱼比较亲缘地理研究

1 前言

2 材料与方法

2.1 实验材料

2.2 总DNA提取

2.3 Rag2基因的扩增及测序

2.4 S7基因的扩增及测序

2.5 数据分析

3 结果

3.1东方墨头鱼和纹唇鱼的序列差异

3.2 东方墨头鱼和纹唇鱼的遗传多样性

3.3亲缘关系系统树与单倍型网络图

3.4 东方墨头鱼和纹唇鱼种群的遗传分化指数和遗传距离分析

3.5 空间分子变异(SAMOVA)与分子变异(AMOVA)分析

3.6 种群历史动态

4 讨论

4.1 遗传多样性

4.2 东方墨头鱼与纹唇鱼群体的亲缘地理关系重建

4.3 种群遗传结构

4.4 种群历史动态

全文小结

参考文献

附录

致谢