硬刺松潘裸鲤亚种与种的线粒体基因组、遗传多样性及其繁殖生物学的初步研究

摘要

硬刺松潘裸鲤（Gymnocypris potanini firmispinatus）为松潘裸鲤（G.potanini）指名亚种，均隶属于鲤形目、鲤科、裂腹鱼亚科、裸鲤属，为我国特有种。2014年2月至2015年9月，在雅砻江一级支流安宁河和岷江上游分别采集到1244尾硬刺松潘裸鲤和13尾松潘裸鲤样品，对2个物种的线粒体基因组(mtDNA)和遗传多样性进行了分析，并初步研究了硬刺松潘裸鲤的繁殖生物学特征。主要研究结果如下:
　　1.硬刺松潘裸鲤和松潘裸鲤mtDNA序列全长分别为16680bp和16749bp，呈环状，与已报道的裸鲤属鱼类相似。与已公布的大多数鱼类mtDNA的组成与排列类似，硬刺松潘裸鲤和松潘裸鲤mtDNA包括13个蛋白质编码基因，22个tRNA基因，两个rRNA基因和一个D-loop控制区。
　　硬刺松潘裸鲤和松潘裸鲤mtDNA分别编码3790个和3800个氨基酸。除coⅠ起始密码子为GTG外，其它基因起始密码子均以ATG; coⅡ，nd4和cytb以T为终止密码子，其它各基因都均是以TAA或TAG为终止密码子。
　　硬刺松潘裸鲤和松潘裸鲤mtDNA包括22个tRNA基因和2个rRNA基因。tRNA基因序列大小为68～76bp，呈典型的四叶式二级结构，除松潘裸鲤tRNA-Phe比硬刺松潘裸鲤多1对GC碱基外，其它的tRNA二级结构均完全相同。它们的rrnL基因大小均为1681bp，rrnL都在tRNA-Val和tRNA-LeuUUR之间;rrnS基因大小分别为957bp和958bp，在tRNA-Phe和tRNA-Val之间。
　　基于线粒体DNA氨基酸序列构建的ME、ML、NJ和UPGMA4种进化树分析表明，裸鲤属鱼类系统发育关系较近，硬刺松潘裸鲤和松潘裸鲤聚为一支，有较近的亲缘关系。
　　2.基于cytb、coⅠ基因和D-loop控制区的遗传结构及多样性分析表明，安宁河5个硬刺松潘裸鲤群体和岷江2个松潘裸鲤群体基因A+T的平均含量均高于C+G含量，表现出明显的反G偏倚。cytb、coⅠ基因和D-loop控制区变异位点分别有43个、28个和18个，变异位点转换率均大于颠换率。
　　所有群体中cytb、coⅠ基因和D-loop控制区分别发现21个、13个和6个单倍型，cytb基因单倍型数量最多。基于cytb和coⅠ的序列分析表明，硬刺松潘裸鲤单倍型多样性和核苷酸多样性指数均高于松潘裸鲤，而基于D-loop控制区序列的单倍型多样性和核苷酸多样指数性则呈相反趋势。
　　遗传距离分析表明，硬刺松潘裸鲤和松潘裸鲤间的遗传距离大于各种内群体间遗传距离，但小于裸鲤属种间的遗传距离。同时，基于cytb、coⅠ基因和D-loop控制区系统发育关系分析表明，硬刺松潘裸鲤和松潘裸鲤系统发育关系较近，均能为硬刺松潘裸鲤是松潘裸鲤的亚种提供了证据。
　　3.安宁河硬刺松潘裸鲤样品体长范围为3.6cm～18.8cm(7.86±1.52cm)，全长(Total length，TL)与体重（Body weight，BW）呈显著幂函数相关，关系式为:BW=0.0025TL3.3943(n=1244);全长与日龄(Daily age，D)呈线性相关，关系式为TL=0.7574+0.03184D(n=280);体重与日龄呈线性相关，关系式为BW=-0.03901+5.4383D(n=280)。
　　对7尾硬刺松潘裸鲤Ⅳ期卵巢统计分析表明，其绝对繁殖力为1224粒～1656粒（1467.77±121.88粒），相对繁殖力为29.66粒/g～44.35粒/g（33.06±9.11粒/g）。对2014年2月和4月性腺进行组织切片，结果表明硬刺松潘裸鲤为卵巢Ⅲ期，Ⅰ期、Ⅱ期卵母细胞仍占有一定的比例;Ⅳ期卵巢，也存在Ⅲ期卵母细胞，由此推测其繁殖方式为分批同步产卵。
　　硬刺松潘裸鲤受精卵淡黄色、沉性、微粘性，卵径为（3.01±0.24）mm。在水温（12.4±0.7）℃的孵化条件下，胚胎期历经卵裂期、囊胚期、原肠胚期、神经胚期、胚孔封闭期、器官形成期、出膜前期7个时期，历时269.5h。初孵仔鱼全长（8.41±0.24）mm。出膜后第15天（14.9±0.86℃）和18天（12.1±0.18℃）卵黄吸收完全。12.1±0.18℃培养条件下，硬刺松潘裸鲤仔鱼卵黄吸收完全，背鳍、臀鳍和尾鳍的叉形分别出现于出膜后27天、40天和62天;经过113天的培育，仔鱼基本具备成鱼的形态特征。
　　轮纹统计结果表明，硬刺松潘裸鲤耳石幼鱼轮纹沉积具有日周期性，即每日形成一轮日轮，结合野外样品采集时间、微耳石日轮数据和石轮纹沉积规律推算，2月、4月和9月采集的硬刺松潘裸鲤幼鱼的孵化期分别为4月～9月、5月～12月，12月～次年4月，高峰期分别为2月、6月～7月和9月～11月，由此还可以看出硬刺松潘裸鲤为多次产卵。

目录

声明

摘要

第一章 文献综述

1 鱼类遗传多样性研究概况

1．1 遗传多样性的研究意义

1．2 鱼类遗传多样性的研究方法

2 鱼类线粒体基因组

2．1 线粒体

2．2 鱼类线粒体基因组

2．3 线粒体基因组在鱼类系统学研究中的应用

3 裂腹鱼类繁殖生物学的研究概况

3．1 繁殖季节

3．2 产卵类型

3．3 繁殖力

3．4 早期发育

4 裸鲤属鱼类研究现状

5 选题目的及意义

第二章 硬刺松潘裸鲤和松潘裸鲤mtDNA全序列的初步研究

1 前言

2 材料与方法

2．1 样品采集、组织DNA提取和PCR扩增

2．2 序列测定

2．3 序列分析

2．4 系统进化分析

3 结果与讨论

3．1 PCR扩增结果

3．2 基因结构

3．3 蛋白质编码基因

3．4 tRNA基因和rRNA基因

3．5 系统发育关系

第三章 硬刺松潘裸鲤和松潘裸鲤遗传多样性的初步研究

1 前言

2 材料与方法

2．1 实验材料

2．2 实验主要试剂和药品

2．3 主要实验仪器

2．4 实验方法

2．5 序列分析

3 结果

3．1 cytb基因

3．2 coI基因

3．3 D-loop控制区

3．4 cytb、coI基因和D-loop控制区联合分析

4 讨论

4．1 硬刺松潘裸鲤和松潘裸鲤的序列特征分析

4．2 硬刺松潘裸鲤和松潘裸鲤的分类地位的探讨

4．3 硬刺松潘裸鲤起源及进化的探讨

4．4 硬刺松潘裸鲤和松潘裸鲤濒危原因的探讨及其保护

第四章 硬刺松潘裸鲤繁殖生物学的初步研究

1 前言

2 材料与方法

2．1 实验材料

2．2 试验方法

3 结果

3．1 生长特征

3．2 繁殖力

3．3 卵巢组织学观察

3．4 胚胎及仔鱼发育观察

3．5 耳石日轮沉积规律

3．6 繁殖期推算

4 讨论

4．1 硬刺松潘裸鲤的繁殖力

4．2 硬刺松潘裸鲤的产卵类型

4．3 硬刺松潘裸鲤的繁殖期及繁殖高峰期

4．4 硬刺松潘裸鲤胚胎及仔鱼发育特征

主要结论

主要研究成果

参考文献

致谢