丁 旭, 齊 鑫, 尹紹武

(1. 海南大學(xué) 海洋學(xué)院, 海南 ?？?570228; 2. 南京師范大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院, 江蘇 南京 210046)

基于線粒體D-loop基因探討花鰻鱺的群體遺傳多樣性及其種群進(jìn)化歷史

丁 旭1, 齊 鑫1, 尹紹武2

(1. 海南大學(xué) 海洋學(xué)院, 海南 ?？?570228; 2. 南京師范大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院, 江蘇 南京 210046)

通過(guò)測(cè)定花鰻鱺(Anguillia marmorata)海南群體(HN)和菲律賓群體(PH)共 19尾個(gè)體的線粒體D-loop基因的核苷酸序列(約1017 bp), 分析了花鰻鱺的種群遺傳結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明： A、T、G、C 4種核苷酸的平均含量分別為39.8%、28.3%、12.4%、19.4%, A+T含量(68.1%)明顯高于G+C含量(31.8%)。所測(cè)序列中存在73個(gè)變異位點(diǎn), 共有18個(gè)單倍型。其中海南群體的單倍型多樣度(Hd)、核苷酸多態(tài)性(Pi)、平均核苷酸差異數(shù)(k)分別為0.982、0.21577和219.655, 而菲律賓群體的單倍型多樣度、核苷酸多態(tài)性、平均核苷酸差異數(shù)分別為 1.000、0.26728和 271.821, 兩個(gè)群體之間平均遺傳距離(P)為0.3203。結(jié)果表明 2個(gè)群體遺傳變異較大, 菲律賓群體的遺傳多樣性較海南群體更加豐富。通過(guò)構(gòu)建NJ分子系統(tǒng)樹(shù)表明2個(gè)群體的親緣關(guān)系較近。利用中性檢驗(yàn)Tajima’s D (海南群體D=1.35345, P＞0.01;菲律賓群體D=0.79220, P＞0.01)和Fs(海南群體Fs=3.759; 菲律賓群體Fs=2.231)探討其種群歷史, 表明花鰻鱺群體進(jìn)化過(guò)程種群數(shù)量較為穩(wěn)定。

花鰻鱺(Anguillia marmorata); 海南和菲律賓群體; 線粒體D-loop基因; 遺傳多樣性; 種群進(jìn)化歷史

鰻鱺(Anguillia)屬魚(yú)類(日本鰻(Anguillia japonica)、歐洲鰻(A. Anguillia)、美洲鰻(A. rostrata)等)具有特殊的生活史——在海水中產(chǎn)卵, 在淡水中生長(zhǎng)。鰻鱺的產(chǎn)卵場(chǎng)遠(yuǎn)離海岸線數(shù)千公里, 受精卵發(fā)育成柳葉鰻隨洋流游至河口, 在淡水中生長(zhǎng)并發(fā)育至性成熟, 再洄游至海洋的產(chǎn)卵場(chǎng)繁衍后代[1]。在進(jìn)化背景下, 海洋中多數(shù)魚(yú)類種群可視為隨機(jī)交配群體[2-3]。鰻鱺廣泛分布于溫帶到熱帶區(qū)域, 種群之間仍存在隨機(jī)交配[4]。但是, 花鰻鱺(A. marmorata)種群卻具有特殊的種群結(jié)構(gòu)和生活史[5]。花鰻鱺在分類學(xué)中屬于硬骨魚(yú)綱(Osteichthyes)、鰻鱺目(Anguilliformes)、鰻鱺科(Anguillidae)、鰻鱺屬(Anguillia), 是一種廣泛分布于西印度洋-南、北太平洋的熱帶和亞熱帶區(qū)域的典型鰻魚(yú)。

關(guān)于鰻鱺種群結(jié)構(gòu)的研究已有報(bào)道, Maes等[6]通過(guò)微衛(wèi)星分析的方法發(fā)現(xiàn)歐洲鰻、美洲鰻、日本鰻和花鰻鱺具有高度的保守性。本實(shí)驗(yàn)室通過(guò)研究線粒體細(xì)胞色素 b, 認(rèn)為花鰻鱺與日本鰻鱺較為相似, 親緣關(guān)系較近, 且比歐洲鰻的進(jìn)化程度更高;并認(rèn)為花鰻鱺的夏威夷群體與日本群體間的地理差異較小, 但與海南群體的地理差異較大[7]。通過(guò)分析微衛(wèi)星位點(diǎn), 花鰻鱺的中國(guó)群體與澳洲群體具有較高的多樣性指數(shù)[8]。Ishikawa[9]從遺傳學(xué)角度把 花鰻鱺種群分為北太平洋、南太平洋和印度洋3個(gè)亞群, 其分布與現(xiàn)代海洋的洋流系統(tǒng)和水體結(jié)構(gòu)相一致。在這些種群中僅僅發(fā)現(xiàn)了一個(gè)產(chǎn)卵場(chǎng)——位于北太平洋西部(菲律賓南部、斯里蘭卡東部、巴布亞新幾內(nèi)亞和關(guān)島西部之間)的深海海溝中[10-11]。Aoyama等[12-13]發(fā)現(xiàn)花鰻鱺比溫帶鰻鱺的產(chǎn)卵周期更長(zhǎng)、生長(zhǎng)速度更快、洄游路徑更短。這表明花鰻鱺的種群結(jié)構(gòu)比溫帶鰻鱺更加多樣。因此,研究花鰻鱺獨(dú)特的生理特點(diǎn)和種群結(jié)構(gòu), 能夠完善花鰻鱺基因型多樣性的證據(jù), 為研究鰻鱺的起源、探索其產(chǎn)卵場(chǎng)位置、研究其洄游的生態(tài)學(xué)機(jī)制奠定基礎(chǔ)。

基因存儲(chǔ)了生物在進(jìn)化過(guò)程中重要的遺傳信息。而線粒體基因(mtDNA)是母系遺傳, 其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、進(jìn)化速度快, 是研究種間和種內(nèi)遺傳多樣性的重要的分子標(biāo)記[14]。D-loop是線粒體DNA主要的非編碼區(qū), 它位于轉(zhuǎn)運(yùn)脯氨酸和苯丙氨酸的tRNA序列之間。由于受選擇壓力小, D-loop區(qū)片段在進(jìn)化過(guò)程中積累了較多變異, 且比其他線粒體控制區(qū)進(jìn)化的更快。D-loop區(qū)的 5′端顯示了硬骨魚(yú)類之間高水平的核苷酸替換, 有利于研究種內(nèi)變異[15]。因此可以利用線粒體基因D-loop控制區(qū)研究花鰻鱺群體內(nèi)部的遺傳結(jié)構(gòu)、親緣關(guān)系。

本研究利用線粒體DNA的D-loop控制區(qū)首次比較分析了海南群體和菲律賓群體花鰻鱺的遺傳多樣性和系統(tǒng)進(jìn)化關(guān)系。為了解花鰻鱺群體的遺傳多樣性和種群進(jìn)化歷史提供更多的證據(jù)。

1 材料與方法

1.1 樣本采集與總基因組DNA的提取

2010年5月采集花鰻鱺玻璃鰻樣本共19尾, 取自中國(guó)海南海域(11尾)和菲律賓南部海域(8尾), 為玻璃鰻時(shí)期樣本, 體質(zhì)量在123～465 g, 分別記為海南群體和菲律賓群體。采用常規(guī)“酚/氯仿”抽提法[16]從肌肉中提取花鰻鱺總DNA, 經(jīng)乙醇純化、重溶后, 用1.5%瓊脂糖凝膠電泳結(jié)合 EB染色檢測(cè)所提取的DNA質(zhì)量, 用儀器Eppendorf biophotomete (Eppendorf AG 22331 Hamburg) 測(cè)定DNA濃度。將提取的DNA于-20℃保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2 PCR擴(kuò)增和序列測(cè)定

根據(jù)GenBank中花鰻鱺mtDNA的D-loop基因序列片段(登錄號(hào)： NC006540), 用Primer premier 5.0軟件設(shè)計(jì)特異性引物。引物序列為 D-loop F： 5′-CGAGTAGAACCGTAGAAGTCA-3′和 D-loop R：5′-TCCATCCTCAACTCCCGAAG-3′。由上海生工生物工程技術(shù)服務(wù)有限公司合成。PCR反應(yīng)總體積為20 μL, 其中 200 μmoL/L dNTP、2.5 μL 10×buffer、2 μmoL/L MgCl2、0.4 μmoL/L 引物(各 0.2 μmoL/L)、2 U TagDNA聚合酶、20 ng DNA模板, 并用超純水補(bǔ)充體積。PCR反應(yīng)程序?yàn)椋?94℃預(yù)變性5min; 94℃變性1 min, 54℃退火30 s, 72℃延伸1 min20 s, 共35個(gè)循環(huán); 最后72℃延伸10 min。PCR產(chǎn)物用1%瓊脂糖凝膠電泳, 凝膠成像系統(tǒng)觀察, 對(duì)擴(kuò)增的片段進(jìn)行確認(rèn)。PCR產(chǎn)物用OMEGA公司膠回收試劑盒純化后, 由上海 Invitroge公司進(jìn)行測(cè)序反應(yīng)。為保證序列的準(zhǔn)確性, 序列經(jīng)過(guò)正反兩次重復(fù)測(cè)定。

1.3 D-loop分析

采用Contig-Express軟件對(duì)正、反向序列進(jìn)行重疊區(qū)拼接, 除去多余的堿基片段。用BioEdit軟件分析堿基含量。采用DNAsp4.0軟件對(duì)多態(tài)位點(diǎn)數(shù)、單倍型數(shù)、轉(zhuǎn)換與顛換數(shù)、核苷酸多樣性指數(shù)(Pi)、單倍型多樣度(Hd)、平均核苷酸差異數(shù)(k)、平均遺傳距離(P)等遺傳多樣性參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。并利用中性檢驗(yàn)研究花鰻鱺的種群歷史。用 Mega5.0軟件進(jìn)行遺傳距離計(jì)算和聚類分析。系統(tǒng)樹(shù)采用NJ模型進(jìn)行構(gòu)建, 并用并采用 bootstrap(重復(fù)次數(shù) 1000)檢驗(yàn)聚類樹(shù)各分支置信度。

2 結(jié)果分析

2.1 群體序列多樣性

本研究檢測(cè)的19個(gè)樣本中, 經(jīng)校對(duì)得到長(zhǎng)度在1017～1020 bp的同源序列。A、T、G、C堿基平均含量分別為 39.8%、28.3%、12.4%、19.4%。其中A+T含量(68.1%)明顯高于 G+C含量(31.8%)。所有序列的共檢測(cè)到73個(gè)核苷酸變異位點(diǎn), 共存在18種單倍型(HN6和HN10共享同一個(gè)單倍型)。所有突變位點(diǎn)中存在4個(gè)缺失位點(diǎn)、4個(gè)顛換位點(diǎn)以及63個(gè)轉(zhuǎn)換位點(diǎn)。

2.1.1 海南群體序列多樣性

經(jīng)測(cè)序得到11個(gè)海南群體的序列, 序列長(zhǎng)度在1018～1020 bp, 平均長(zhǎng)度為1019.18 bp。內(nèi)部共檢測(cè)到 56個(gè)核苷酸位點(diǎn)變異, 占全序列的 5.49%。其中缺失位點(diǎn)4個(gè), 2個(gè)位點(diǎn)發(fā)生顛換, 48個(gè)位點(diǎn)發(fā)生轉(zhuǎn)換, 平均轉(zhuǎn)顛換比為 24.0, 堿基替換與插入或缺失的比例為8.33。這些位點(diǎn)分屬于10個(gè)單倍型。

2.1.2 菲律賓群體序列多樣性

對(duì)菲律賓群體 8個(gè)樣本進(jìn)行測(cè)序, 發(fā)現(xiàn)其序列長(zhǎng)度在 1017～1020bp, 平均長(zhǎng)度 1018.75bp。內(nèi)部共產(chǎn)生堿基位點(diǎn)變異 48個(gè), 占全序列的 9.93%。缺失位點(diǎn)1個(gè), 3個(gè)顛換位點(diǎn), 42個(gè)轉(zhuǎn)換位點(diǎn)。平均轉(zhuǎn)顛換比為 14.0, 堿基替換與插入或者缺失的比例為15.0。這些位點(diǎn)分屬于8個(gè)單倍型。

綜合 2個(gè)群體的分析結(jié)果, 發(fā)現(xiàn)它們的堿基替換位點(diǎn)明顯大于插入或缺失位點(diǎn), 堿基替換中轉(zhuǎn)換又大于顛換。這完全符合線粒體基因組的進(jìn)化規(guī)律。堿基轉(zhuǎn)換與顛換的比例是多重替換程度的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn), 可以衡量序列間自遺傳分化以來(lái)各個(gè)位點(diǎn)發(fā)生替換的飽和程度[17]。本研究中, 較高的平均轉(zhuǎn)顛換比顯示了群體間 D-loop基因的序列替換還沒(méi)有達(dá)到飽和。

2.1.3 群體遺傳多樣性及遺傳分化

用單倍型多樣度(Hd)、核苷酸多態(tài)性(Pi)、平均核苷酸差異數(shù)(k)3個(gè)指標(biāo)來(lái)衡量花鰻鱺 2個(gè)地理群體的遺傳多樣性(表1)。

表1 花鰻鱺2個(gè)群體的遺傳多樣性參數(shù)Tab. 1 Genetic diversities of two A. marmorata populations

結(jié)果顯示, 海南群體的Hd為0.982低于菲律賓群體(Hd為1.000); 海南群體花鰻的Pi為0.21577也低于菲律賓群體(Pi為0.26728)。表明這兩個(gè)群體具有較高的單倍型多樣性(Hd＞0.5), 和較高的遺傳多樣性(Pi＞0.05), 且菲律賓花鰻的遺傳多樣性更加豐富。

2.2 群體內(nèi)和群體間的遺傳距離

根據(jù) mtDNA D-loop區(qū)的序列, 用 Tamura-Nei的方法分析群體內(nèi)部和群體間的遺傳距離(表2)。結(jié)果表明, 18個(gè)單倍型之間遺傳距離最大為0.7719, 最小為 0.0030; 總體平均遺傳距離(P)為 0.3203。其中海南群體(HN)的單倍型遺傳距離在 0.0059～0.6905,菲律賓群體(PH)的單倍型遺傳距離在0.0059～0.5989,兩個(gè)群體之間的遺傳距離在 0.0030～0.7719。較大的遺傳距離, 表明花鰻鱺的遺傳多樣性較高。遺傳距離的最大值和最小值都出現(xiàn)在群體間, 可以推測(cè)兩個(gè)地理群體之間的遺傳分化尚不完全。

表2 基于花鰻鱺種群D-loop序列18個(gè)單倍型之間的遺傳距離矩陣(左下角為遺傳距離, 右上角為標(biāo)準(zhǔn)誤)Tab. 2 Genetic distances (lower-left) and SE (what is se short for, should give the full name the first time it appears)(upper-right) among A. marmorata populations

2.3 系統(tǒng)發(fā)育結(jié)果

基于線粒體基因 D-loop控制區(qū)的全序列, 從GenBank上下載南半球和北半球赤道附近的 5個(gè)地理群體花鰻(斐濟(jì)群體(FJ); 塔希提島群體(TH); 關(guān)島群體(GU); 蘇拉威西島群體(SU); 臺(tái)灣群體(TW))的D-loop區(qū)序列(表3), 與本研究的2個(gè)地理群體(海南群體,菲律賓群體)的 18種單倍型一同進(jìn)行系統(tǒng)發(fā)育分析。本研究使用 MEGA5.0軟件中的 Kimura 2-parameter型構(gòu)建花鰻鱺 NJ分子系統(tǒng)樹(shù)(鄰接樹(shù),圖 1)。

結(jié)果顯示所有的花鰻鱺群體可以明確分成兩大支, 海南群體、菲律賓群體、臺(tái)灣群體和蘇拉威西島群體聚為一支, 而余下的斐濟(jì)群體、塔希提島群體和關(guān)島群體聚為另外一支。與各群體的地理分布結(jié)果一致。這表明海南群體和菲律賓群體的親緣關(guān)系較近, 同屬于北半球花鰻群體分支。

2.4 花鰻鱺種群歷史分析

選擇 Tajima[18]提出的D檢驗(yàn)和 Fu[19]提出的Fu檢驗(yàn)兩種中性檢驗(yàn)對(duì)花鰻鱺的種群歷史進(jìn)行分析。中性檢驗(yàn)值 Tajima’sD(海南群體D=1.35345,P＞0.01;菲律賓群體D=0.79220,P＞0.01) 和Fs(海南群體Fs=3.759; 菲律賓群體Fs=2.231) 都為正, 且檢驗(yàn)結(jié)果均不顯著。暗示著海南和菲律賓的花鰻鱺群體在進(jìn)化過(guò)程中可能經(jīng)歷了平衡選擇的作用, 且群體大小維持穩(wěn)定狀態(tài), 并未出現(xiàn)群體擴(kuò)張或持續(xù)增長(zhǎng)。

表3 花鰻鱺5個(gè)地理群的位置及GenBank號(hào)Tab. 3 Locations and the GenBank Accession numbers of the control regions in A. marmorata populations

3 討論

3.1 花鰻鱺線粒體D-loop控制區(qū)的序列分析

圖1 花鰻鱺mtDNA單倍型NJ分子系統(tǒng)樹(shù)Fig. 1 NJ phylogenetic tree of mtDNA haplotypes in A.marmorata

本研究首次通過(guò)分析線粒體DNA的差異探討了海南群體和菲律賓群體花鰻鱺的遺傳多樣性。本研究選取兩個(gè)地理群體(海南群體和菲律賓群體)共 19尾花鰻鱺樣本, 測(cè)序得到平均1019bp的堿基序列。分析兩個(gè)花鰻鱺群體的線粒體D-loop基因序列表明,平均 A+T含量為 68.1%, 明顯高于 G+C含量(31.8%)。這一結(jié)果與多數(shù)魚(yú)類線粒體控制區(qū)的研究結(jié)果一致[20]。19個(gè)花鰻鱺樣本共存在18種單倍型,海南群體內(nèi)部有兩個(gè)個(gè)體(HN4和HN10)共享一個(gè)單倍型。兩群體之間均表現(xiàn)出各自獨(dú)有的單倍型, 無(wú)共享單倍型存在。說(shuō)明花鰻鱺各群體遺傳多樣性豐富,反映了花鰻鱺線粒體控制區(qū)進(jìn)化速度快、序列變異大的特點(diǎn)。

兩個(gè)地理群體內(nèi)部的堿基突變結(jié)果顯示, 海南花鰻鱺群體內(nèi)部存在56個(gè)核苷酸位點(diǎn)變異, 而菲律賓群體則存在48個(gè)位點(diǎn)變異, 分別占群體之間總變異數(shù)的76.71%和65.75%。說(shuō)明花鰻鱺的遺傳變異主要存在于群體內(nèi)部, 群體間的遺傳變異較弱。在兩個(gè)群體的線粒體控制區(qū)發(fā)現(xiàn)了共同的插入堿基, 暗示了它們之間存在一定程度基因交流。本研究中, 兩個(gè)群體花鰻鱺的堿基轉(zhuǎn)換位點(diǎn)明顯多于顛換位點(diǎn), 完全符合線粒體基因在進(jìn)化過(guò)程中發(fā)生轉(zhuǎn)換的頻率通常遠(yuǎn)大于顛換頻率且進(jìn)化速度較快這一規(guī)律, 較高的平均轉(zhuǎn)顛換比也表明花鰻鱺群體間D-loop基因序列替換尚未達(dá)到飽和, 推測(cè)花鰻鱺的這兩個(gè)地理群體之間發(fā)生遺傳分化的時(shí)間較短。

3.2 海南和菲律賓花鰻鱺群體 mtDNA D-loop控制區(qū)的遺傳多樣性

線粒體DNA的遺傳多樣性主要反映在單倍型平均遺傳距離、單倍型多樣度以及核苷酸多態(tài)性 3個(gè)方面[21]。本研究發(fā)現(xiàn)花鰻鱺的單倍型平均遺傳距離為0.3203, 表明2個(gè)群體的變異極大, 遺傳多樣性極其豐富。遺傳距離的最大值(0.7719)和最小值(0.0030)都出現(xiàn)在群體間, 可以推測(cè) 2個(gè)地理群體之間的遺傳分化尚不完全。海南群體的單倍型多樣度為0.982低于菲律賓群體(Hd為1.000), 表明這2個(gè)群體具有較高的單倍型多樣性(Hd＞0.5), 且菲律賓群體的單倍型更加豐富。Nei認(rèn)為種群內(nèi)部能夠維持較高的單倍型多樣性的原因可能在于較大的種群數(shù)量、環(huán)境的不均一性或者能夠適應(yīng)種群快速增長(zhǎng)的生活習(xí)性[22]。海洋是一個(gè)大的開(kāi)放型環(huán)境, 對(duì)海水魚(yú)類而言,種群數(shù)量越大其維持遺傳多樣性的能力就越大[21]。而花鰻鱺廣泛分布于西印度洋到南、北太平洋的熱帶和亞熱帶區(qū)域[2], 其種群數(shù)量極其龐大, 這可能是花鰻鱺維持其較高的遺傳多樣性的原因之一。

本研究發(fā)現(xiàn)海南群體花鰻的核苷酸多態(tài)性為0.21577低于菲律賓群體(Pi為0.26728)。顯示了花鰻鱺較高的遺傳多樣性(Pi＞0.05), 且菲律賓花鰻的遺傳多樣性更高。菲律賓群體較高的單倍型以及豐富的遺傳多樣性可能與其洄游路徑有關(guān)。菲律賓花鰻的葉狀幼體從產(chǎn)卵場(chǎng)隨洋流游至菲律賓-印度尼西亞區(qū)域要經(jīng)過(guò)較多個(gè)海峽, 再加上東南亞板塊活躍的地理史[23], 導(dǎo)致菲律賓群體比海南群體花鰻鱺要經(jīng)歷更多的環(huán)境變化。此外, 近年來(lái)中國(guó)花鰻鱺種質(zhì)資源下降(已被列為國(guó)家二級(jí)保護(hù)動(dòng)物), 使得海南群體花鰻的遺傳多樣性降低。

不論是海南群體還是菲律賓群體, 它們的單倍型多樣度都明顯高于核苷酸多態(tài)性, 表明這 2個(gè)群體是由一個(gè)有效群體分化而來(lái), 盡管在進(jìn)化過(guò)程中積累了單倍型多態(tài)性, 但還不能使核苷酸序列多樣化。結(jié)合Ishikawa[9]和 Katsuni[24]的研究成果, 可以推測(cè)海南群體花鰻和菲律賓群體都屬于北太平洋群體。

3.3 花鰻鱺系統(tǒng)發(fā)育分析

線粒體基因進(jìn)化速度比核基因快的多, 而D-loop區(qū)是線粒體基因中進(jìn)化速度最快的區(qū)域, 能夠提供更多的信息位點(diǎn)[25]。本研究通過(guò)鄰位連接法構(gòu)建的分子系統(tǒng)樹(shù), 發(fā)現(xiàn)各單倍型的節(jié)點(diǎn)支持率相對(duì)較高(圖 1), 表明利用線粒體 DNA D-loop控制區(qū)可以有效的進(jìn)行花鰻鱺系統(tǒng)發(fā)育學(xué)研究。圖 1涉及的花鰻鱺主要來(lái)自北半球和南半球兩大地理類群。NJ分子系統(tǒng)樹(shù)顯示南、北半球明顯的分為兩大支——南半球群體聚為一支, 北半球群體聚為另一支。盡管所算選取的花鰻鱺的地理位置都位于赤道附近, 但海南群體和菲律賓群體在分類上仍屬于北半球群體。圖 1也表明海南群體和菲律賓群體花鰻的親緣關(guān)系非常近?；狑~具有洄游路徑短、產(chǎn)卵周期長(zhǎng)、生長(zhǎng)快速等特點(diǎn)[12-13]。Ishikawa[26]認(rèn)為花鰻鱺存在多個(gè)產(chǎn)卵場(chǎng), 南北半球不同的花鰻鱺群體可能來(lái)自于不同的產(chǎn)卵場(chǎng)。由于線粒體基因?qū)儆谀赶颠z傳, 由此作者推斷花鰻鱺的海南群體和菲律賓群體同屬于北太平洋群體, 他們都來(lái)自位于北太平洋西部的產(chǎn)卵場(chǎng)[10-11]。序列分析結(jié)果也顯示花鰻鱺之間可能存在較多的基因交流?；蚪涣髟谀撤N程度上會(huì)阻礙群體間的遺傳分化[27]。因此可以推測(cè), 北半球的花鰻鱺群體發(fā)生不完全分化的時(shí)間較短。這與Katsuni[24]的關(guān)于花鰻鱺群體分化時(shí)間的結(jié)論一致, 也符合Maes[28]認(rèn)為鰻鱺屬魚(yú)類起源較晚、演化速度較慢的觀點(diǎn)。

3.4 花鰻鱺種群歷史分析

種群歷史主要包括種群擴(kuò)增, 瓶頸效應(yīng), 奠基者效應(yīng), 群體縮減、分割和群體間的基因交流等。Kimura[29]在1968年提出了中性進(jìn)化理論, 認(rèn)為基因中的變異多數(shù)是中性的。遺傳漂變、中性突變、群體大小的變化以及種群遷徙等隨機(jī)事件是物種進(jìn)化的主要?jiǎng)恿?。根?jù) Tajima[18]提出的中性檢驗(yàn)方法(D檢驗(yàn)), 若檢驗(yàn)得到顯著結(jié)果, 則偏離了中性模型,表明種群的遺傳變異不單純是由隨機(jī)漂變?cè)斐傻?。?Fu[19]提出的 Fu檢驗(yàn)則是運(yùn)用了種群遺傳學(xué)溯祖理論, 對(duì)變異在不同分化時(shí)間上進(jìn)行比較, 看是否符合中性檢驗(yàn)。本研究顯示兩個(gè)地理群體的兩種中性檢驗(yàn)結(jié)果都為正值, 且沒(méi)有顯著差異(P＞0.01), 表明花鰻鱺在群體進(jìn)化過(guò)程中自然選擇中的平衡選擇起主要作用, 在進(jìn)化史上并未出現(xiàn)群體擴(kuò)張或持續(xù)增長(zhǎng), 群體大小保持穩(wěn)定。

本研究發(fā)現(xiàn)這兩個(gè)群體的花鰻鱺在進(jìn)化過(guò)程中群體大小穩(wěn)定、單倍型多樣性高、遺傳多樣性高, 意味著具有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)潛能以及生存、進(jìn)化能力,對(duì)鰻鱺屬魚(yú)類種質(zhì)資源的保護(hù)起到積極的作用。但從長(zhǎng)遠(yuǎn)角度來(lái)看, 過(guò)度捕撈、水體環(huán)境污染會(huì)對(duì)其種質(zhì)資源造成破壞, 攔河建壩以及水庫(kù)、水電站的建立也會(huì)阻礙花鰻鱺的洄游路徑, 使其遺傳多樣性降低。在中國(guó), 花鰻鱺已列為國(guó)家二級(jí)保護(hù)動(dòng)物。由于缺乏歷史數(shù)據(jù), 本研究尚不能確定花鰻鱺的遺傳多樣性是否由于過(guò)度捕撈等消極因素而受到影響。但是合理利用花鰻鱺資源, 制定可持續(xù)發(fā)展的保護(hù)措施,對(duì)于推動(dòng)水產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有積極的意義。

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Genetic variation and population evolutionary history of the giant mottled eel (Anguilla marmorata) based on the mitochondrial D-loop gene

DING Xu1, QI Xin1, YIN Shao-wu2
(1. The Ocean College of Hainan University, Haikou 570228, China; 2. College of Life Sciences, Nanjing Normal University, Nanjing 210046, China)

Oct., 14, 2011

Anguilla marmorata; Hainan and the Philippines populations; mitochondrial D-loop gene; genetic diversity; population history

The population genetic structures of the giant mottled eel from Hainan and Philippines were investigated by sequencing the mitochondrial control region (D-loop) gene for the first time. The average contents of A, T, G and C in the control region were 39.8%, 28.3%, 12.4% and 19.4%, respectively. There were 73 polymorphisms sites from the sequenced samples revealing 18 haplotypes. By calculating the haplotype diversity (Hd), nucleotide diversity (Pi) and average number of pairwise nucleotide difference (k), the Philippines population exhibited higher level of variability (Hd=1.000, Pi=0.26728, k=271.821) than the Hainan population (Hd=0.982, Pi=0.21577, k=219.655 and the genetic distance (P) was 0.3203 between two populations. By constructing the molecular phylogenetic tree with the method of NJ, the two geographic populations of the giant mottled eel did not show significant genetic difference. Besides, neutrality tests indicated a possible stable population in the population history of the giant mottled eel.

S921

A

1000-3096(2012)05-0117-07

2011-10-14;

2011-12-17

“十一五” 國(guó)家科技支撐計(jì)劃重點(diǎn)資助項(xiàng)目(2007BAD29B03); 江蘇高校優(yōu)勢(shì)學(xué)科建設(shè)工程資助項(xiàng)目

丁旭(1987-), 女, 碩士研究生, 主要從事魚(yú)類種質(zhì)資源與遺傳育種研究, E-mail： athena1468@yahoo.com.cn; 尹紹武, 通信作者, 教授, E-mail： yinshaowu@163.com

(本文編輯：譚雪靜)