基于核糖体基因水平的我国大陆石磺科贝类分类和系统发育初步研究

摘要

石磺科（Onchidiidae）属于属软体动物门（Mollusca）、腹足纲（Gastropoda）、肺螺类（Pulmonata）、缩眼目（Systellommatophora）、石磺超科（Onchidioidea），广泛分布于热带、亚热带的潮间带、河口红树林区。在我国主要分布在南海、东海及黄海南部潮间带。石磺科作为海淡水交汇区的过渡种，是研究软体动物由海洋到陆地进化过程的重要模式种。石磺科的种类及分类状况对研究我国大陆石磺科资源的保护、开发有重要的意义。本研究采集大陆沿海5地共9个群体的石磺科贝类，首先以形态学分析方法将其进行初步分类，以rRNA中18S、28S部分序列和ITS2序列对分类情况进行验证并对各种属问亲缘关系进行分析，以探讨我国沿海石磺科内属、种的分类地位和系统发育关系，为研究石磺科贝类的分类、分子生物学奠定基础，为石磺科贝类资源的研究、开发、利用提供资料。实验结果表明： （一）形态学分析及初步分类采集样品并记录了主要分类学形态特征：身体颜色、肠式、树枝状鳃有无、恋矢分叉情况、阴茎附属腺的有无和直肠腺的有无。根据以上形态特征所得数据，结合英国学者Britton（1984）对我国香港地区所采集石磺的分类研究资料，将我国大陆沿海石磺科9个群体分为4属7种，其中己知种2种，瘤背石磺Onchidiumstruma（即JZH）和石磺（海南蓝紫和福建蓝紫）Peroniaverruculata（即HNZ和FJZ）；其余5种为中国大陆新记录种，初步命名为：（海南软红和福建软红）Paraoncidiumsp.（即HNR和FJR）、（海南腹足桔黄）Onchidiumsp.（HNJ）、（海南桔黄体硬）Onchidiumsp.（HNY）、（海南硬黑）Platevindexsp.（HNH）、（福建硬黑）Platevindexsp.（FJH）。 （二）基于18SrRNA、28SrRNA和ITS2序列系统发育分析利用BioEdit7.01、MEGA4.0、DnaSP4.0等软件，对18SrRNA、28SrRNA和ITS2进行同源序列分析，以菊花螺为外类群，结合GenBank上石磺科rRNA基因序列构建系统发生树，以验证根据形态特征对我国大陆沿海石磺科贝类所做的初步分类结果，探讨我国大陆沿海石磺科各属种间的亲缘关系。18SrRNA、28SrRNA和ITS2序列所做的系统发生树与形态分析结果一致，HNZ和FJZ、HNR和FJR分别为一个种Peroniaverruculata、Paraoncidiumsp.。同时，三个基因所做系统发生树支持将海南石磺Onchidiumsp.（HNJ）、海南石磺Onchidiumsp.（HNY）和瘤背石磺（Onchidiumstruma）（JZH）同归于Onchidium属。关于Platevindex属的2个群体（海南石磺Platevindexsp.（HNH）和福建石磺Platevindexsp.（FJH））的分类上，分子系统学分析结果与传统的形态分类结果产生差异，分子系统学分析内部也是不一致的，18S基因序列所做系统发生树显示：海南群体Platevindexsp。（HNH）与Paraoncidium属较为相近，福建群体Platevindexsp.（FJH）与Onchidium属较为相近。28S序列缺失海南群体Platevindexsp.（HNH）数据，所作系统分析树也显示福建群体Platevindexsp.（FJH）与Onchidium属较为相近。但ITS2序列分析发现Platevindex属2群体有相同的单倍型，在系统发育树上交叉分布，亲缘关系较近。 3种基因序列所构建系统发生树都显示： 1.Peronia属与Paraoncidium属的亲缘关系较为相近。 2.Platevindex属与Onchidium属关系比较近，其中海南石磺Onchidiumsp。（HNY）和瘤背石磺（Onchidiumstruma）（JZH）亲缘关系最近，福建石磺Platevindexsp.（FJH）与Onchidium属的海南石磺Onchidiumsp.（HNJ）亲缘关系较近。 3.3种基因序列所构建系统发生树在Platevindex属2种与其他属种的亲缘关系上产生分歧。但是，它们共同点是在所有系统发生树中，此2种与其他属种聚合时的置信度都比较低。 （三）其他分子生物学信息在28S基因序列分析中，发现瘤背石磺（Onchidiumstruma）（JZH）的28S基因有两种情况的较长基因片段缺失。在25个个体中，24个个体在165bp-555bp片段，缺失390bp的序列；1个个体在456bp-518bp片段，缺失62bp长度的序列，两种情况的总缺失率为100％。根据ITS2基因序列分析，通过群体内遗传距离、单倍型数目和核苷酸多样性指数3个指标统计，9个群体的群体遗传多样性依次为FJR>HNR>HNZ>FJZ>HNH>HNY>FJH>JZH>HNJ。

目录

文摘

英文文摘

声明

引 言

第一章 文献综述

1 石磺科分类学地位及分布

2 石磺科贝类科研价值及研究现状

2.1 石磺科贝类科研价值

2.2 石磺科贝类研究现状

3 石磺科分类历史与现状

3.1 石磺科分类历史

3.2 石磺科内各属种分类历史

3.3 中国大陆石磺科的分类现状

4 分子标记在物种分类鉴定及系统发育上的应用

4.1 分子标记的种类及原理

4.2 分子标记在物种的分类鉴定和生物系统发育上的应用

4.3 核糖体基因在海洋生物分类、系统发育研究中的应用

第二章 形态学特征及初步分类

1 材料与方法

2 结果

3 讨论

第三章 18 S rRNA序列分子系统发育分析

1 材料与方法

1.1 实验材料

1.2 基因组DNA提取

1.318 s rRNA基因的PCR扩增与测序

1.4 数据分析

2 结果与分析

2.118 s rRNA基因测序结果及序列特征分析

2.2 各群体间遗传距离的计算结果及分子系统树的构建

2.3 石磺科贝类的系统发生分析

3 讨论

3.118 S rRNA基因系统分析与形态分析结果比较

3.2 以18 S rRNA基因对我国大陆9 个石磺群体属种间遗传距离大小分析

第四章 28 S rRNA序列分子系统发育分析

1 材料与方法

1.1 实验材料的采集及基因组DNA提取

1.228 S序列的PCR扩增

1.3 序列测定与数据分析

2 结果与分析

2.128 S核苷酸序列的测定及各核苷酸含量

2.2 各群体遗传距离及分子系统树的构建

2.3 基于28S序列的石磺科贝类的系统发生分析

3 讨论

3.128 SrRNA与18SrRNA突变速率的不同

3.228 SrRNA系统发育树与18SrRNA系统发育树的差别

3.3 以28 S rRNA基因对我国大陆9 个石磺群体属种间遗传距离大小分析

3.4 JZH群体的28S序列有两段片段的缺失

第五章 ITS2 rRNA序列分子系统发育分析

1 材料与方法

1.1 实验材料的采集及基因组DNA提取

1.2 ITS序列的PCR引物设计

1.3 序列测定与数据分析

2 结果与分析

2.1 ITS2 核苷酸序列的测定及各核苷酸含量

2.2 各群体遗传距离及分子系统树的构建

2.3 基于ITS2 序列的石磺科贝类的系统发生分析

3 讨论

3.1 中国石磺科9 群体遗传多样性比较研究

3.2 基于ITS2 基因中国石磺科9 群体系统发育关系分析

3.3 以ITS2 rRNA基因对我国大陆9 个石磺群体属种间遗传距离大小分析

第六章 核糖体3 种基因在中国石磺科分类及系统发育研究中适用性分析

1 核糖体3 种基因在中国石磺科分类研究中的适用性

2 核糖体3 种基因在中国石磺科系统发育研究中的适用性

3 中国石磺科贝类各群体体遗传多样性比较

4 中国大陆石磺科贝类系统分析中各基因优缺点

5 结论

小结

1 中国大陆石磺科各群体初步分类结果

2 中国大陆石磺科各群体系统发育关系分析

3 中国石磺科贝类各群体休遗传多样性比较

4 中国大陆石磺科贝类系统分析中各基因优缺点

5 瘤背石磺Onchidium struma(JZH)28 S序列缺失现象

参考文献

附录

致谢