中华白海豚体内微量元素含量及mtDNA 12S和16S rRNA序列变异与遗传多样性分析

摘要

珠江口水域是我国现存中华白海豚栖息数量最多的水域，估计有1300头左右。但是，由于受人为因素和环境污染等原因，每年都有中华白海豚意外致死。本研究收集了2003年至2006年间珠江口水域搁浅死亡的中华白海豚，对其进行系统解剖、制作剥制标本和骨骼标本。本研究评估了中华白海豚体内微量元素污染情况；研究了中华白海豚的遗传多样性并分析不同群体的种群遗传结构，为加强中华白海豚种群遗传管理，制定有效的保护政策提供科学依据。 本研究测量了珠江口水域(珠海市)12头中华白海豚体内砷(As)、钡(Ba)、镉(Cd)、钴(Co)、铬(Cr)、铜(Cu)、镍(Ni)、铅(Pb)、锌(zn)、汞(Hg)10种微量元素含量。分析结果显示：受试样品中含量最高的元素是Zn，Cu、Hg次之，As、Ba、Cd、Pb含量较低，Co、Cr、Ni含量最低；含量较高的组织器官是肝脏和肾脏，其余各组织器官中的微量元素含量分布不尽相同。珠江口水域中华白海豚对不同微量元素的富集系数(CF)相差很大，Hg最大，达到41862.1，依次为Zn、Cd、Cu、Pb、As、Cr最小，仅为121.3。根据Kenaga的观点，本研究提出珠江口水域中华白海豚对水体中的Hg、Zn、Cd、Cu、Pb、As等具有潜在的富集作用，但不同的微量元素有不同的积累特点，Hg、As、Cd、Pb的积累主要受食物链逐级积累的影响，Co、Cr、Ni的积累主要受生物体自身生理特点的影响，而Cu、Zn则受两者的影响。与文献报道的中国其它水域中华白海豚体内微量元素含量进行比较，发现珠江口水域的As、Pb比厦门港和广西北海的都要高，广西北海的Hg、Cd(除肌肉中低于珠江口)含量全部明显高于其它2个海域，Zn、Cu在三个水域中没有明显的分布差异。评价了珠江口水域中华白海豚体内微量元素污染程度，认为珠江口水域中华白海豚受到一定程度的As、Hg、Cd、Pb污染，不存在Co、Cr、Cu、Ni、Zn污染，但中华白海豚体内Ba含量应引起关注。 成功扩增了35头中华白海豚长约447 bp的12S rRNA序列片断和43头中华白海豚长约568 bp的16S rRNA序列片断。在12S rRNA序列中，发现了5个变异位点，定义了2个单倍型，其单倍型多样性和核苷酸多样性分别为0.161±0.079和0.00182±0.00089；在2个12S rRNA单倍型中，单倍型A是最常见的，除了厦门群体的XM02、XM05和XM06是单倍型B之外，其余全部都是单倍型A。在16S rRNA基因中，发现了2个变异位点，定义了2个单倍型，其单倍型多样性和核苷酸多样性分别为0.136±0.068和0.00048±0.00024；除了厦门群体的XM02、XM05和IXM06是单倍型B之外，其余39个个体都是单倍型A。根据mtDNA 12S和16S rRNA的变异情况，中性突变假说在中国水域的中华白海豚群体得不到验证。分析了12S和16S rRNA序列四种碱基组成，发现存在明显的偏向性，AT含量明显高于GC含量(p<0.05)。发现中华白海豚mtDNA 12S和16S rRNA的基因突变方式均是转换，说明中华白海豚种内的分化程度很低，目前还没有形成种内分化。而通过计算3个种群间的遗传分化程度，发现基于mtDNA 12S和16S rRNA统计获得的Fst和φst均未达到统计学显著水平，也表明中华白海豚3个群体之间并没有产生显著的种内分化。 构建了海豚科线粒体DNA 12S和16S rRNA的系统发生NJ和UPGMA树，结果都显示中华白海豚的12S rRNA 2个单倍型A、B聚类在一起，与真海豚(Delphinusaetphis)、宽吻海豚(Tursiops truncatus)距离最近；16S rRNA的单倍型A与宽吻海豚聚类在一起，单倍型B则与真海豚聚类，而且它们之间都只有较低的bootstrap值区别开来。海豚科内，每个物种都与江豚区别开来，除了虎鲸(Orcinusorca)和伪虎鲸(．Pseudorca crassidens)的12S rRNA外，每个物种的12S和16S rRNA序列都只有较低的bootstrap值(>50﹪)区分于其它物种的相应序列。另外，按传统分类学认为，广西北海海域存在包括中华白海豚、黄氏海豚、印度洋白海豚3种白海豚属动物。但分子系统分析结果显示：广西北海海域的标本均属同一个物种。分子系统学研究显示：中华白海豚在海豚科中的分类地位，并不是按照传统分类学认为的接近于Sotalia、Steno，而是更接近于同样分布于热带亚热带海域的Delphinus、Tursiops、．Stenella等海豚属。

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1珠江口水域概况

1.2中华白海豚的现状与研究概述

1.3珠江口海域的重金属和砷污染概况

1.4线粒体DNA 12S和16S rRNA及其在分子系统学上的应用

1.5总体设计与研究策略

1.6技术路线

第2章珠江口水域中华白海豚体内微量元素含量分析

2.1引言

2.2材料

2.3方法

2.4结果

2.5讨论

2.6本章小结

第3章中华白海豚mtDNA 12S和16S rRNA序列变异和遗传多样性分析

3.1引言

3.2材料

3.3方法

3.4结果

3.5讨论

3.6本章小结

种群保护和管理对策及建议

全文总结与展望

参考文献

缩略语

附录

攻读硕士学位期间参与课题研究与成果及获奖情况

致谢

原创性声明