斜帶石斑魚遺傳多樣性分析以及石斑魚類分子系統(tǒng)進(jìn)化研究.pdf

1、石斑魚隸屬鮨科(Serranidae)、石斑魚亞科(Epinephelinae)，為廣泛分布于熱帶和亞熱帶海域、暖水性礁棲的名貴海產(chǎn)魚類。過度捕撈和棲息地破壞，使石斑魚自然資源出現(xiàn)衰退跡象。近年來，石斑魚類的人工養(yǎng)殖發(fā)展迅速，一些種類(如斜帶石斑魚)已成為我國(guó)南方重要的養(yǎng)殖魚類。然而，目前石斑魚的養(yǎng)殖是在忽略物種遺傳背景下進(jìn)行的，尚未見人工養(yǎng)殖對(duì)種質(zhì)影響的研究報(bào)道；而作為我國(guó)石斑魚主要養(yǎng)殖基地的廣東省，石斑魚養(yǎng)殖群體遺傳背景的研究也呈空

2、白。除此之外，石斑魚類在種類鑒定、分類地位以及系統(tǒng)進(jìn)化等方面都存在許多爭(zhēng)論。 本研究以斜帶石斑魚為代表的13種石斑魚類為主要研究對(duì)象，利用隨機(jī)擴(kuò)增多態(tài)DNA(RandomamplifiedpolymorphicDNA，RAPD)和線粒體基因序列分析(Mitochondrialgenesequencing)技術(shù)，檢測(cè)核基因和核外基因的遺傳變異，從三個(gè)層面(種內(nèi)遺傳變異、種間親緣關(guān)系以及科屬間系統(tǒng)進(jìn)化)逐層深入的探討，為解決石斑魚類

3、上述存在的種種問題做一努力和嘗試。 研究主要包括如下兩個(gè)部分： 一、斜帶石斑魚的遺傳多樣性分析 應(yīng)用隨機(jī)擴(kuò)增多態(tài)DNA(RAPD)和線粒體細(xì)胞色素b(Cytb)基因序列，從不同世代群體、不同養(yǎng)殖群體、不同種之間進(jìn)行斜帶石斑魚的遺傳多樣性分析，探討人工養(yǎng)殖對(duì)遺傳多樣性的影響程度及機(jī)理，并提出相應(yīng)的保護(hù)策略。 1)斜帶石斑魚世代群體間的遺傳多樣性分析 利用隨機(jī)擴(kuò)增多態(tài)DNA(RAPD)技術(shù)分析了斜帶石

4、斑魚繁育親本以及2001、2004年孵育的兩批子代群體的遺傳多樣性。17個(gè)引物共擴(kuò)增出104個(gè)位點(diǎn)。應(yīng)用生物軟件POPGENE進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，三個(gè)取樣群體的多態(tài)位點(diǎn)百分率分別為32.69％(繁育親本)、30.77％(2001年子代)和24.04％(2004年子代)；基因多樣性和香儂信息指數(shù)均為繁育親本群體最高(0.1108和0.1670)、2004年子代群體最低(0.0666和0.1038)。通過t檢驗(yàn)檢測(cè)群體間遺傳多樣性的差異顯著程度并

5、根據(jù)Nei公式計(jì)算遺傳相似度和遺傳距離分析群體間的遺傳分化。結(jié)果表明，RAPD技術(shù)具有較高的靈敏性和多態(tài)性，是分析評(píng)估斜帶石斑魚遺傳多樣性較為適宜的分子標(biāo)記之一；人工養(yǎng)殖不僅使斜帶石斑魚遺傳多樣性逐年下降，而且目前已經(jīng)降低到顯著的程度，近交和遺傳漂變可能是導(dǎo)致遺傳多樣性下降的兩個(gè)重要因素。文章最后還就保持斜帶石斑魚遺傳多樣性的養(yǎng)殖策略進(jìn)行了探討。 2)斜帶石斑魚養(yǎng)殖群體間的遺傳多樣性分析 對(duì)斜帶石斑魚惠州、深圳和湛江3個(gè)

6、養(yǎng)殖群體進(jìn)行了隨機(jī)擴(kuò)增多態(tài)DNA(RAPD)分析。統(tǒng)計(jì)多態(tài)位點(diǎn)百分率、基因多樣性和香農(nóng)信息指數(shù)等遺傳參數(shù)，以此評(píng)估群體的遺傳變異水平，并t檢驗(yàn)群體遺傳多樣性的差異顯著程度；根據(jù)Nei公式計(jì)算遺傳相似度和遺傳距離分析群體間的遺傳分化，對(duì)遺傳距離與地理距離的相關(guān)性進(jìn)行Mantel檢驗(yàn)。通過PCR擴(kuò)增出線粒體細(xì)胞色素b(Cytb)基因，純化后直接測(cè)序；統(tǒng)計(jì)變異位點(diǎn)、核苷酸多樣性以及平均核苷酸差異數(shù)分析序列變異，根據(jù)非加權(quán)組平均法(UPGMA)

7、和鄰接法(NJ)構(gòu)建系統(tǒng)樹。結(jié)果表明：1)對(duì)研究斜帶石斑魚種內(nèi)遺傳變異，RAPD技術(shù)較線粒體Cytb基因序列分析具有更高的靈敏性和多態(tài)性；2)斜帶石斑魚的遺傳多樣性受過度捕撈和人工養(yǎng)殖的影響；3)斜帶石斑魚養(yǎng)殖群體間的遺傳差異很小，具有相似的遺傳背景。文章還從緊密性、保守性、堿基組成以及堿基偏倚等方面探討了斜帶石斑魚線粒體Cytb基因的特點(diǎn)；針對(duì)目前斜帶石斑魚養(yǎng)殖模式，結(jié)合本研究結(jié)果提出了相應(yīng)的保護(hù)該物種遺傳多樣性建議。 3)斜

8、帶石斑魚和赤點(diǎn)石斑魚的遺傳多樣性分析 對(duì)這兩種石斑魚進(jìn)行了隨機(jī)擴(kuò)增多態(tài)DNA(RAPD)和線粒體細(xì)胞色素b(Cytb)基因序列變異分析。計(jì)算多態(tài)位點(diǎn)百分率、基因多樣性和香農(nóng)信息指數(shù)等遺傳參數(shù)，以此評(píng)估種內(nèi)遺傳變異水平；通過統(tǒng)計(jì)變異位點(diǎn)、平均核苷酸差異數(shù)、核苷酸多樣性以及種間平均每位點(diǎn)核苷酸替代數(shù)進(jìn)行基因序列變異分析，并構(gòu)建UPGMA系統(tǒng)樹。結(jié)果表明：斜帶石斑魚的遺傳多樣性水平高于赤點(diǎn)石斑魚，這可能與它們?cè)诜N內(nèi)特定遺傳結(jié)構(gòu)、分布范

9、圍大小、自然資源狀況的差異有關(guān)；斜帶石斑魚和赤點(diǎn)石斑魚之間檢測(cè)到的種特異RAPD條帶以及基因序列的變異，可作為種間分子鑒定標(biāo)記。 二、石斑魚類的分子系統(tǒng)進(jìn)化研究 應(yīng)用線粒體細(xì)胞色素b基因(Cytb)及兩個(gè)核糖體RNA基因(16S和12S)序列對(duì)中國(guó)近海石斑魚亞科3屬13種進(jìn)行種類鑒定及親緣關(guān)系分析；結(jié)合GenBank上所有鮨科魚類的同源序列，以真鯛和紅帶鯛為外群構(gòu)建NJ系統(tǒng)樹，對(duì)比形態(tài)系統(tǒng)學(xué)研究結(jié)果從亞科、族、屬不同層面

10、探討石斑魚類的分子系統(tǒng)進(jìn)化。結(jié)果表明：1)線粒體基因序列在石斑魚類種間存在較大的變異，種內(nèi)變異極小，是進(jìn)行石斑魚類種類鑒定較為適宜的分子標(biāo)記；2)所研究的3屬13種石斑魚類中，石斑魚屬與九棘鱸屬的親緣關(guān)系較近，與鰓棘鱸屬的較遠(yuǎn)；3)赤點(diǎn)石斑魚和青石斑魚、蜂巢石斑魚與鮭點(diǎn)石斑魚、斜帶石斑魚與棕斑石斑魚兩兩間具有較近的親緣關(guān)系。4)鮨科的鮨亞科、花鮨亞科和石斑魚亞科均為單系群，但研究未能證明石斑魚亞科中5個(gè)族為單系起源，因此本研究支持了Jo

11、hnson(1983)將鮨科劃分為3亞科的形態(tài)學(xué)假設(shè)，Heemstra和Randall(1993)鮨科5亞科的劃分值得商榷；5)在石斑魚族中，鰓棘鱸屬是最原始的種類，處于聚類群的最基部；九棘鱸屬、側(cè)牙鱸屬和副花鮨屬的進(jìn)化地位也較為原始；以石斑魚屬為代表的六個(gè)屬(石斑魚屬、偶鮨屬、鱗鮨屬、光腭鱸屬、駝背鱸屬和喙鮨屬)處在系統(tǒng)樹的頂端，是最近演化的種類，代表石斑魚類系統(tǒng)發(fā)育的高峰；6)研究結(jié)果不支持鮨亞科為鮨科最原始的亞科、副鱸屬為鮨亞科最