基于微卫星标记的中国鱚和少鳞鱚群体遗传学研究

摘要

中国鱚( Sillago sinica)和少鳞鱚( Sillago japonica)隶属于鲈形目(Perciforms)、鱚科(Sillaginidae)、鱚属(Sillago),为肉食性、近岸小型经济鱼类。中国鱚是2011年报道的鱚科鱼类一新种,目前在我国的莱州湾、青岛、温州、厦门及韩国光阳港近海均有发现。少鳞鱚主要分布在中国、日本、韩国以及菲律宾等地沿岸浅水区。本研究采用膜富集法和磁珠富集法分别构建中国鱚和少鳞鱚的微卫星基因组文库,设计并筛选多态性微卫星引物用于评估这两种海洋鱼类的群体遗传多样性和遗传结构,探讨海洋环境及自身生态习性对其遗传结构的影响,旨在为中国鱚和少鳞鱚的种质资源保护和合理开发利用提供理论依据。
　　1.中国鱚微卫星标记的开发及群体遗传学分析
　　(1)微卫星标记的开发及多态位点的评价
　　膜富集法构建中国鱚的微卫星基因组文库后,经PCR筛选获得130个阳性克隆,测序后发现81条序列含有微卫星重复。用中国鱚24个个体对设计的24对引物检测发现,8对引物可有效扩增且显示多态性。遗传多样性参数评估显示,等位基因数从2-14不等,观测杂合度和期望杂合度分别为0.125-0.958和0.120-0.904。8对引物都符合Hardy-Weinberg平衡且不存在无效等位基因。
　　(2)群体遗传多样性及遗传结构分析
　　基于7个多态性位点对中国鱚4个群体、89个个体进行遗传多样性分析,平均期望杂合度为0.502-0.604,平均观测杂合度为0.433-0.551,多态信息含量在0.110-0.779之间,与其他海洋鱼类相比,中国鱚处于中等程度遗传多样性水平。同时发现4个群体的有效种群均在2000以下,有效种群较小可能会导致后代近亲繁殖和遗传漂变,从而使中国鱚遗传多样性水平不高。中国鱚两两群体的遗传分化指数FST在0.069-0.189之间且统计检验均显著。STRUCTURE、AMOVA分析以及三维因子对应分析结果均表明中国鱚4个群体间存在显著的遗传结构。推测中国鱚自身的生态习性以及产卵场的破坏导致了群体间产生较大的遗传差异。
　　2.少鳞鱚微卫星标记的开发及群体遗传学分析
　　(1)微卫星标记的开发及多态位点的评价
　　磁珠富集法构建少鳞鱚的微卫星基因组文库后,蓝白斑筛选共挑取336个克隆子,测序后发现241条序列含有微卫星重复。用少鳞鱚24个个体对设计的96对引物进行检测,24对引物可有效扩增且显示多态性。遗传多样性参数估算结果显示,等位基因数从7-24不等,观测杂合度和期望杂合度分别为0.333-0.913和0.744-0.963。24个微卫星位点中有8个显著偏离Hardy-Weinberg平衡,6个位点存在无效等位基因,所有两两位点间均不存在连锁不平衡现象。
　　(2)群体遗传多样性及遗传结构分析
　　基于7个微卫星位点对少鳞鱚8个地理群体共192个个体进行遗传多样性分析,共检测到149个等位基因,平均观测杂合度为0.643-0.773,平均期望杂合度为0.678-0.880。除了两个位点在北部湾群体中多态信息含量较低外,其余位点在各个群体中的多态信息含量在0.589-0.921之间。结果表明少鳞鱚具有较高的遗传多样性水平,这可能与少鳞鱚庞大的群体数量有关。同时检测发现少鳞鱚近期没有经历过瓶颈效应事件,这也可能是少鳞鱚遗传多样性较高的原因。少鳞鱚8个群体间遗传分化指数FST结果显示,除北部湾与其他群体间呈较大且显著的遗传分化,其余各群体间遗传分化微弱。STRUCTURE结果显示少鳞鱚8个地理群体存在两个自由交配群,北部湾群体被分配到2号自由交配群,其余7个群体被分配到1号自由交配群。AMOVA分析和三维因子对应分析均显示,北部湾群体和其他7个地理群体间的遗传分化显著。地理隔离分析提示少鳞鱚各群体间存在显著的距离隔离模式。推测地理距离、琼州海峡特殊的水文环境以及少鳞鱚自身的生态习性是导致群体间产生遗传差异的原因。

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第一章 绪论

1.1 微卫星DNA分子标记

1.1.1 简介

1.1.2 微卫星分子标记的产生机制

1.2 微卫星分子标记的开发方法

1.2.1 在DNA数据库中筛选微卫星标记

1.2.2 借用近缘物种的微卫星标记

1.2.3 直接克隆筛选微卫星标记

1.3 微卫星分子标记在水产动物研究中的应用

1.3.1 遗传图谱的构建

1.3.2 在群体遗传学方面的应用

1.3.3 在遗传育种方面的应用

1.3.4 亲缘关系的鉴定和个体识别

1.4 微卫星标记存在的缺陷

1.4.1 不能真实地反映微卫星位点在DNA序列上的变异

1.4.2 产生“结巴”带

1.4.3 等位基因“扩增丢失”

1.4.4 短等位基因显性

1.5 本研究的目的和意义

第二章 中国鱚微卫星标记的开发和群体遗传学研究

2.1 中国鱚微卫星标记的开发

2.1.1 前言

2.1.2 实验材料

2.1.3 实验方法

2.1.4 实验结果及讨论

2.2 中国鱚群体的微卫星分析

2.2.1 实验材料

2.2.2 实验方法

2.2.3 实验结果

2.2.4 讨论

第三章 少鳞鱚微卫星标记的开发和群体遗传学研究

3.1 少鳞鱚微卫星标记的开发

3.1.1 前言

3.1.2 实验材料

3.1.3 实验方法

3.1.4 实验结果及讨论

3.2 少鳞鱚群体的微卫星分析

3.2.1 实验材料

3.2.2实验方法

3.2.3 实验结果

3.2.4 讨论

第四章 总结

4.1 膜富集和磁珠富集构建微卫星基因组文库的比较

4.1.1 富集效率的比较

4.1.2 基于经济投入两种方法的选择

4.2 银染技术和荧光标记法的比较分析

4.3 影响中国鱚和少鳞鱚遗传多样性的主要因素

4.4 海洋环境和生活史特征对两种海洋鱼类遗传结构的影响

参考文献