太平洋中部黄鳍金枪鱼种群遗传多样性研究

摘要

黄鳍金枪鱼(Thunnusalbacares)是一种高度洄游的大洋性鱼类，广泛分布于热带和亚热水的温暖水域，遍及太平洋、大西洋和印度洋。其较高的经济价值使其成为远洋渔业重要的捕捞对象，现已有研究指出，中西太平洋黄鳍金枪鱼已经处于过度捕捞的状态，呼吁对其进行合理的管理，确保太平洋黄鳍金枪鱼渔业的可持续发展。清楚认识太平洋中部黄鳍金枪鱼种群遗传现状，有助于合理提出黄鳍金枪鱼渔业资源的管理策略，实现金枪鱼渔业的可持续发展。为此，本文采用线粒体细胞色素c氧化酶Ⅰ（COⅠ）、线粒体细胞色素b（Cytb）基因和线粒体DNA控制区D-Loop（mtDNA D-Loop)三个分子标记对太平洋中部黄鳍金枪鱼种群遗传多样性和遗传结构做深入研究，取得以下研究结论：
　　（1）通过对太平洋中部11个黄鳍金枪鱼采样群体203个样本研究发现，203个样本获得的203条黄鳍金枪鱼线粒体细胞色素c氧化酶Ⅰ（COⅠ）基因序列，得到38个变异位点，定义61个单倍型。序列多样性分析结果显示：11个采样群体单倍型多样指数为0.650，核苷酸多样性指数为0.00364。分子方差分析揭示了94.13％的变异来源种群内，只有5.87%的变异存在于种群间，Fst分析揭示了群体内部的部分群体间存在显著的遗传分化，南半球群体和北半球群体差异显著，同样的东部群体和西部群体同样存在显著的遗传分化。Tajima's D和Fu’s Fs都呈负值，表明群体近期发生过群体扩张，扩张时间大约发生在186万年前。单倍型网络进化图显示，11个群体间可以明显分成两大类（东部群体和西部球群体），表明显著的地理群体的存在。
　　（2）利用线粒体细胞色素b（Cytb）基因中的663bp片段，分析了太平洋中部10个采样群体的遗传多样性与种群遗传结构。在197条Cytb的663bp的片段中，检测到8个变异位点，得到18个单倍型。序列多样性分析结果显示，h=0.689±0.023和π=0.00163±0.00012，单倍型多样性和核苷酸多样性水平都比较低，揭示了太平洋中部黄鳍金枪鱼群体较低的遗传多样性。负的Tajima's D和Fu’s Fs表明群体可能再近期发生过扩张，核苷酸不配对曲线明显的单峰，验证了群体近期发生扩张的事实，推断其扩张时间大约发生在110万年前。单倍型进化网络图结果根据溯祖理论，可以推断H2为原始单倍型，而H1的进化是在H2的基础上进化出来的新的单倍型，H1较高的频率揭露了黄鳍金枪鱼群体的多样性逐步向单一化的单倍型的方向进化。对此，对黄鳍金枪鱼渔业的管理提出了严峻的挑战，为了保持黄鳍金枪鱼渔业的可持续发展，需对其进行合理的管理，避免因多样性的急剧下降而给渔业产业带来的致命的损失。
　　（3）根据2009年9月-2012年1月我国远洋捕捞船在太平洋中部（16°S~8° N;160°W~155°E）7个采样点采集的样本，利用线粒体DNA控制区D-Loop（mtDNA D-Loop)基因的585bp部分序列，分析了太平洋中部7个采样点的101个个体的序列多样性与种群遗传结构。结果显示，585bp片段中发现了23个变异位点，定义80个单倍型。序列多样性分析结果显示，7个采样群体单倍型多样性指数h=0.994±0.002和核苷酸多样性指数π=0.00892±0.00038。分子方差分析揭示98.18%的遗传变异来自种群内，群体间的FST分析揭示7个采样点黄鳍金枪鱼群体内部存在显著的遗传分化。Fu’s Fs呈负值和核苷酸不配对呈单峰，显示了黄鳍金枪鱼大约在168-272万年前经历了种群扩张，基因交流与遗传分化情况表明，该7个采样点的黄鳍金枪鱼种群之间存在强烈的遗传交流，种群遗传分化水平较低。黄鳍金枪鱼种群遗传多样性低，为单一种群，应采用合理的有效措施进行管理，确保黄鳍金枪鱼产业的可持续发展。
　　（4）从三个分子标记的结果显示，线粒体DNA控制区D-Loop（mtDNA D-Loop)基因在进化速率上最快，其次是线粒体细胞色素c氧化酶Ⅰ（COⅠ）基因，最后是线粒体细胞色素b（Cytb）基因。但是，三个分子标记的结果分析中，只有 COⅠ和Cytb检测出群体间显著的遗传差异，揭示太平洋中部地理群体的显著分化现状，而D-Loop由于进化速率过快，表明黄鳍金枪鱼线粒体标记鉴定地理群体分化上，COⅠ和Cytb基因有比较好的适用性。因此，本研究认为，在太平洋海域，存在南部群体和北部群体两大群体，且两群体之间为显著遗传分化的群体，建议在南北群体的生长、繁殖等方面做更深入的研究，为太平洋黄鳍金枪鱼资源可持续开发提供基础。

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第一章 问题提出

1.1种群方法学研究进展

1.2 黄鳍金枪鱼种群遗传结构格局与渔业管理

1.3 种群遗传结构划分方法展望

1.4 本研究的目的意义和拟解决的问题

1.5本研究的框架

1.6本研究技术路线

第二章 基于线粒体细胞色素氧化酶亚基Ⅰ(COⅠ)太平洋中部黄鳍金枪鱼种群遗传结构的初步研究

2.1材料和方法

2.2 结果

2.3 讨论

第三章 基于线粒体细胞色素b太平洋中部黄鳍金枪鱼种群遗传结构初步研究

3.1材料和方法

3.2结果

3.3讨论

第四章 基于线粒体控制区（D-Loop）太平洋中部黄鳍金枪鱼种群遗传多样的初步研究

4.1材料和方法

4.3 讨论

第五章 结论和展望

参考文献

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