趙文浩,易少奎,周 瓊,沈建忠,李大鵬,周小云

( 1.華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 水產(chǎn)學(xué)院,農(nóng)業(yè)農(nóng)村部淡水生物繁育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,湖北 武漢 430070; 2.湖州師范學(xué)院 生命科學(xué)學(xué)院,浙江 湖州 313000 )

葉爾羌高原鰍(Triplophysayarkandensis)屬鯉形目鰍科條鰍亞科高原鰍屬,是新疆南部塔里木河流域的特有魚(yú)類(lèi)。葉爾羌高原鰍個(gè)體大、生長(zhǎng)快、廣泛分布于各個(gè)水系,曾是塔里木河的主要經(jīng)濟(jì)魚(yú)類(lèi)之一[1]。然而,近幾十年來(lái),塔里木河干流水流量日益減少,鹽堿化程度加劇,加上人類(lèi)的高強(qiáng)度捕撈,鯉(Cyprinuscarpio)、鯽(Carassiusauratus)等外來(lái)魚(yú)類(lèi)的引入造成的生存空間、餌料生物競(jìng)爭(zhēng)等問(wèn)題[2],導(dǎo)致其種群數(shù)量急劇減少,即將成為繼扁吻魚(yú)(Aspiorhynchuslaticeps)和塔里木裂腹魚(yú)(Schizothoraxbiddulphi)之后的又一瀕危物種[1]。因此,開(kāi)展葉爾羌高原鰍種群資源調(diào)查,從分子水平解析其遺傳多樣性現(xiàn)狀、群體遺傳結(jié)構(gòu)特征和種群歷史動(dòng)態(tài)等信息,對(duì)其種質(zhì)資源保護(hù)和科學(xué)開(kāi)發(fā)利用具有重要的指導(dǎo)意義。

在眾多分子標(biāo)記中,線粒體基因和微衛(wèi)星標(biāo)記在水產(chǎn)動(dòng)物的遺傳多樣性和種屬進(jìn)化關(guān)系研究中的應(yīng)用最為廣泛。線粒體COⅠ基因進(jìn)化速率適中,其5′端500～700 bp序列具有保守性強(qiáng)、堿基變異豐富等特點(diǎn),常應(yīng)用于脊椎動(dòng)物的物種鑒定、群體遺傳學(xué)等研究中[3]。微衛(wèi)星標(biāo)記具有穩(wěn)定性好、多態(tài)信息含量豐富、呈共顯性遺傳、結(jié)果重復(fù)性高等優(yōu)勢(shì),常用于動(dòng)植物的群體遺傳多樣性評(píng)價(jià)、遺傳連鎖圖譜構(gòu)建和親緣關(guān)系鑒定等方面[4]。Tsoi等[5]用線粒體DNA(COⅠ和16S rRNA)和微衛(wèi)星標(biāo)記研究西太平洋日本囊對(duì)蝦(Penaeusjaponicus),發(fā)現(xiàn)其可以分為2個(gè)變種,并且均有很高的遺傳多樣性;袁希平等[6-7]用COⅠ和微衛(wèi)星標(biāo)記分別對(duì)銅魚(yú)(Coreiusheterodon)和文蛤(Meretrixmeretrix)進(jìn)行了遺傳多樣性和群體遺傳變異研究。這些結(jié)果均為水產(chǎn)動(dòng)物種質(zhì)資源的保護(hù)、利用以及制定相應(yīng)的保護(hù)策略提供了重要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

目前,關(guān)于葉爾羌高原鰍遺傳多樣性和遺傳結(jié)構(gòu)的研究較少,僅見(jiàn)王錦秀等[8]用微衛(wèi)星標(biāo)記對(duì)塔里木河5個(gè)群體的研究報(bào)道。為了更多地了解葉爾羌高原鰍的種質(zhì)資源現(xiàn)狀,筆者從葉爾羌高原鰍的轉(zhuǎn)錄組測(cè)序數(shù)據(jù)中篩選到10個(gè)多態(tài)性高、穩(wěn)定性好的四堿基重復(fù)微衛(wèi)星標(biāo)記,利用這些微衛(wèi)星標(biāo)記結(jié)合線粒體COⅠ基因?qū)λ锬竞觾蓷l支流(渭干河和車(chē)爾臣河)的8個(gè)群體進(jìn)行群體遺傳學(xué)分析,以期為葉爾羌高原鰍的資源保護(hù)及科學(xué)開(kāi)發(fā)利用提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 樣品采集及DNA提取

試驗(yàn)所用葉爾羌高原鰍為2019年5—10月從塔里木河支流渭干河和車(chē)爾臣河采集,8個(gè)群體共采集到174尾樣本(圖1)。根據(jù)形態(tài)學(xué)特征[9]確認(rèn)物種后,取鰭條于100%乙醇中暫存,運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室后置于冰箱-80 ℃保存?zhèn)溆谩?/p>

圖1 塔里木河流域及葉爾羌高原鰍采樣位點(diǎn)Fig.1 The Tarim River Basin and sampling sites of T. yarkandensis

用醋酸銨/異戊醇法提取基因組DNA。DNA質(zhì)量和質(zhì)量濃度分別用1%的瓊脂糖凝膠電泳和NanoDrop 2000紫外分光光度計(jì)(Thermo Scientific, 美國(guó))檢測(cè)。將合格的DNA稀釋至50 ng/μL用于后續(xù)試驗(yàn)。

1.2 線粒體COⅠ序列擴(kuò)增及群體遺傳學(xué)分析

從葉爾羌高原鰍的線粒體基因組(GenBank: KT224367.1)中查找COⅠ序列,用Premier 5.0設(shè)計(jì)引物(F:5′-GGCGGATTTGGAAACTGGC-3′,R:5′-ATCGGAATACCGTCGTGGC-3′),產(chǎn)物長(zhǎng)度約1100 bp。PCR體系10 μL:DNA模板1 μL,上、下游引物各0.25 μL(10 μmol/L),2×PCR Master Mix 5 μL,雙蒸水3.5 μL。PCR程序?yàn)?94 ℃預(yù)變性5 min,35個(gè)循環(huán)(94 ℃變性30 s,56 ℃退火30 s,72 ℃延伸50 s),72 ℃延伸10 min。PCR產(chǎn)物經(jīng)1%瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)為單一、明亮且符合預(yù)期大小的條帶后,送武漢擎科生物科技有限公司測(cè)序。

測(cè)序結(jié)果用DNASTAR[10]拼接并校對(duì),用DnaSP 5.1[11]統(tǒng)計(jì)核苷酸多樣性指數(shù)、單倍型數(shù)目和單倍型多樣性指數(shù);用Arlequin 3.5[12]進(jìn)行分子方差分析,研究群體遺傳變異來(lái)源及群體間遺傳分化指數(shù);用MEGA 7.0[13]基于K2P模型統(tǒng)計(jì)群體間遺傳距離;用Barrier[14]基于群體間地理距離與遺傳分化指數(shù)研究群體間潛在遺傳障礙;用PopART[15]構(gòu)建單倍型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖。

1.3 微衛(wèi)星位點(diǎn)篩選及群體遺傳學(xué)分析

1.3.1 微衛(wèi)星引物開(kāi)發(fā)

用MISA軟件在葉爾羌高原鰍轉(zhuǎn)錄組(DOI:10.6084/m9.figshare.16989073)中查找所有微衛(wèi)星位點(diǎn),篩選重復(fù)單元為四至六堿基、且四堿基和五堿基重復(fù)5次以上、六堿基重復(fù)4次以上、產(chǎn)物在300 bp以內(nèi)的位點(diǎn)作為候選微衛(wèi)星標(biāo)記,用Premier 5.0設(shè)計(jì)引物。

1.3.2 多態(tài)性微衛(wèi)星位點(diǎn)篩選

隨機(jī)選取8個(gè)葉爾羌高原鰍鰭條DNA,用上述引物擴(kuò)增,PCR體系及程序同1.2,產(chǎn)物用1%瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè),初步選出能穩(wěn)定擴(kuò)增出條帶的引物,再用8%非變性聚丙烯酰胺凝膠電泳進(jìn)一步篩選出產(chǎn)物在樣本間有多態(tài)性的引物。

對(duì)篩選得到的多態(tài)性引物,在其上游引物的5′端用FAM、Hex等熒光基團(tuán)進(jìn)行修飾得到熒光引物,用該上游引物和相應(yīng)的下游引物進(jìn)行擴(kuò)增,產(chǎn)物送武漢天一輝遠(yuǎn)生物公司進(jìn)行毛細(xì)管電泳驗(yàn)證微衛(wèi)星位點(diǎn)多態(tài)性。

1.3.3 基因分型及數(shù)據(jù)分析

用篩選得到的多態(tài)性微衛(wèi)星位點(diǎn)進(jìn)行群體遺傳學(xué)分析。PCR體系及程序同1.2,產(chǎn)物在ABI 3730XL基因分析儀上分型,原始數(shù)據(jù)用GeneMarker[16]分析得出峰圖等數(shù)據(jù)文件,人工校讀并統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。用PopGene 3.2[17]統(tǒng)計(jì)等位基因數(shù)、有效等位基因數(shù)、觀測(cè)雜合度、期望雜合度、基因流、香農(nóng)-維納多樣性指數(shù)、F-統(tǒng)計(jì)量、群體間根井正利遺傳距離等。用Mega 7.0[13]分析群體間的根井正利遺傳距離,用非加權(quán)組平均法構(gòu)建系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù);用Cervus 3.0.7[18]計(jì)算多態(tài)信息含量;用Migrate-n 3.6.11[19]統(tǒng)計(jì)各群體的歷史遷移率;用Structure 2.3.4[20]對(duì)群體遺傳結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,將運(yùn)算結(jié)果提交至在線軟件Structure harvester[21]推算最佳K值,然后用CLUMPP[22]與Distruct[23]對(duì)結(jié)果進(jìn)行可視化。

2 結(jié) 果

2.1 基于線粒體COⅠ序列的分析結(jié)果

測(cè)序結(jié)果經(jīng)拼接及校對(duì)后,選取968 bp的COⅠ序列用于后續(xù)分析。變異位點(diǎn)統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示,多態(tài)性位點(diǎn)有30個(gè),其中簡(jiǎn)約信息位點(diǎn)24個(gè),單一突變位點(diǎn)6個(gè)。在8個(gè)群體的174個(gè)樣本中共檢測(cè)到22個(gè)單倍型,平均單倍型多樣性與核苷酸多樣性分別為0.8829和0.0032。此外,與車(chē)爾臣河群體相比,渭干河各群體遺傳多樣性水平普遍較低(表1)。

表1 基于線粒體COⅠ基因的葉爾羌高原鰍各群體遺傳多樣性參數(shù)Tab.1 Genetic diversity parameters of T. yarkandensis in each population based on COⅠ gene

各群體間遺傳距離為0.0019～0.0041,遠(yuǎn)低于不同種或亞種的區(qū)分閾值(0.06);大部分群體間遺傳分化指數(shù)小于0.05。此外,同一支流群體間遺傳分化指數(shù)均小于不同支流群體間的遺傳分化指數(shù),表明兩支流群體間存在遺傳變異。為進(jìn)一步探討變異來(lái)源,將8個(gè)群體按支流分為兩個(gè)亞群進(jìn)行分子方差分析,結(jié)果顯示,群體內(nèi)的遺傳變異占總變異的95.12%,支流間與支流內(nèi)群體間分別僅占總變異的4.00%和0.89%,表明遺傳變異主要來(lái)源于群體內(nèi)部,并且,渭干河群體和車(chē)爾臣河群體間存在一定的遺傳分化(表2)。

表2 基于分子方差分析的葉爾羌高原鰍群體間遺傳變異Tab.2 Genetic variation between populations of T. yarkandensis based on AMOVA

基于樣品構(gòu)建的系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)(圖2a)和基于單倍型構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖(圖2b)均顯示,渭干河的群體(托克遜與大宛其)和車(chē)爾臣河群體(阿克提坎村、江大鐵日木村、蘇外斯埂、臺(tái)特瑪湖、瓦石峽鄉(xiāng)和五葦場(chǎng))的樣本交錯(cuò)分布于各個(gè)遺傳分支,未能形成明顯的地理聚群和譜系結(jié)構(gòu)。此外,單倍型網(wǎng)絡(luò)圖顯示,Hap-6與Hap-2為8個(gè)群體共享單倍型,但Hap-6與其他單倍型之間聯(lián)系更為緊密,因此推測(cè)其為古老單倍型;特有單倍型僅出現(xiàn)在車(chē)爾臣河3個(gè)群體中(五葦場(chǎng)、蘇外斯埂和江大鐵日木村);渭干河群體(托克遜和大宛其)與其他群體間均存在共享單倍型。對(duì)各群體進(jìn)行Barrier分析發(fā)現(xiàn),渭干河群體與車(chē)爾臣河群體之間存在潛在遺傳障礙(圖3)。

圖2 基于樣品構(gòu)建的系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)(a)和基于單倍型構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)(b)Fig.2 NJ phylogenetic trees (a) and median-joining network (b) constructed based on samples and haplotype, respectivelyDWQ、TKX、JDT、AKT、SWS、WSX、WWC、TTM分別代表該群體采自大宛其、托克遜、江大鐵日木村、阿克提坎村、蘇外斯埂、瓦石峽鄉(xiāng)、五葦場(chǎng)和臺(tái)特瑪湖;下同.DWQ, TKX, JDT, AKT, SWS, WSX, WWC and TTMmeans the samples were from Dawanqi, Toksun, Jandaterim Village, Aktikan Village, Suwaisigeng, Waxxari Country, Wuwei Field and Tetima Lake, respectively; et sequentia.

2.2 基于微衛(wèi)星標(biāo)記的分析結(jié)果

經(jīng)1%瓊脂糖凝膠電泳初篩、8%非變性聚丙烯酰胺凝膠電泳復(fù)選、毛細(xì)管電泳進(jìn)一步驗(yàn)證,最終篩選得到10個(gè)多態(tài)性微衛(wèi)星位點(diǎn)(表3),各位點(diǎn)的多態(tài)信息含量值均大于0.5,表明各位點(diǎn)均具有較高的多態(tài)性[24],可用于后續(xù)群體遺傳學(xué)分析。

表3 多態(tài)性微衛(wèi)星位點(diǎn)及其引物信息Tab.3 Polymorphic microsatellite loci and their primer information

用10個(gè)微衛(wèi)星標(biāo)記對(duì)各群體的樣本進(jìn)行分析,結(jié)果顯示,臺(tái)特瑪湖群體的等位基因數(shù)最多為6.500(表4)。各群體觀測(cè)雜合度和期望雜合度分別為0.607～0.736和0.655～0.755,平均多態(tài)信息含量為0.629～0.696,香農(nóng)-維納多樣性指數(shù)為1.300～2.249。托克遜群體平均香農(nóng)-維納多樣性指數(shù)最高(1.540)。

表4 8個(gè)葉爾羌高原鰍群體遺傳多樣性參數(shù)Tab.4 Genetic diversity parameters of eight populations of T. yarkandensis

基于10個(gè)微衛(wèi)星標(biāo)記的分子方差分析結(jié)果顯示,遺傳變異主要來(lái)源于群體內(nèi)部(97.23%);兩支流群體間遺傳分化與支流內(nèi)群體間遺傳分化貢獻(xiàn)程度很低,僅為2.20%與0.57%;同時(shí),兩支流群體間也存在一定的遺傳分化(表5)。

表5 基于分子方差分析的群體間遺傳變異Tab.5 Genetic diversity parameters between populations based on AMOVA

各位點(diǎn)的F-統(tǒng)計(jì)量和基因流結(jié)果顯示,群體內(nèi)近交系數(shù)與整體近交系數(shù)分別為0.0331和0.0669。群體間的基因流為4.3027～9.5282,均大于1,加之各群體遺傳分化指數(shù)為0.0248～0.0549,表明各群體間存在一定的基因交流,遺傳分化程度較弱。比較各群體歷史遷移率發(fā)現(xiàn),阿克提坎村、江大鐵日木村與托克遜群體主要為遷入,其他群體主要為遷出,其中托克遜群體遷入率(14.33)遠(yuǎn)大于遷出率(8.52),而車(chē)爾臣河臺(tái)特瑪湖群體的遷出率(14.80)遠(yuǎn)大于遷入率(10.11)(表6)。

表6 葉爾羌高原鰍各群體遷移率Tab.6 The migration rate of each T. yarkandensis populations

各群體間根井正利遺傳距離為0.0389～0.2090,其中瓦石峽鄉(xiāng)與大宛其兩群體間遺傳距離最遠(yuǎn)(0.2090),但并未達(dá)到種的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)(<0.3)。群體間遺傳一致度為0.8114～0.9618,表明各群體有較高的遺傳同質(zhì)性。以根井正利遺傳距離為基礎(chǔ),非加權(quán)組平均法構(gòu)建的系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)顯示,8個(gè)群體分為2支,渭干河2個(gè)群體(托克遜和大宛其)和車(chē)爾臣河群體(阿克提坎村、瓦石峽鄉(xiāng)、蘇外斯埂、江大鐵日木村、臺(tái)特瑪湖和五葦場(chǎng))分別聚為一支(圖4a)。

圖4 葉爾羌高原鰍各群體間的非加權(quán)組平均系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)(a)、基于ln P (D)模型為準(zhǔn)則的K值結(jié)構(gòu)分析(b)和Structure結(jié)構(gòu)分析(c)Fig.4 UPGMA phylogenetic tree (a), model choice criterion ln P (D) of the Structure analysis for each K value (b) and structure analysis (c) of the T. yarkandensis populations

ΔK計(jì)算顯示,在最適狀態(tài)下存在2個(gè)組群(K=2)(圖4b)。當(dāng)K=2時(shí),各群體并無(wú)明顯的聚類(lèi)情況(圖4c)。對(duì)各群體基因組成所占比例分析發(fā)現(xiàn),渭干河群體基因組成主要來(lái)源于組群1(紅色),而車(chē)爾臣河群體基因組成主要來(lái)源于組群2(綠色),表明兩支流的群體間存在一定的遺傳分化。

3 討 論

3.1 葉爾羌高原鰍微衛(wèi)星標(biāo)記開(kāi)發(fā)

本研究中,基于轉(zhuǎn)錄組測(cè)序數(shù)據(jù)篩選到10個(gè)四堿基重復(fù)微衛(wèi)星標(biāo)記。與二堿基重復(fù)微衛(wèi)星標(biāo)記相比,四堿基重復(fù)微衛(wèi)星標(biāo)記不容易出現(xiàn)因PCR擴(kuò)增鏈滑脫而產(chǎn)生的影子帶,因此數(shù)據(jù)讀取更方便、準(zhǔn)確,此外,由于轉(zhuǎn)錄組序列是功能基因的表達(dá)片段,在其中發(fā)現(xiàn)的微衛(wèi)星標(biāo)記可能會(huì)與功能基因相關(guān),并有可能與一些生產(chǎn)性狀相關(guān)聯(lián)[25]。因此,筆者開(kāi)發(fā)的微衛(wèi)星標(biāo)記不僅可用于群體遺傳學(xué)分析,而且在葉爾羌高原鰍的分子標(biāo)記輔助選擇育種等研究中也有較高的潛在價(jià)值。

3.2 群體遺傳多樣性

物種的遺傳多樣性水平與其環(huán)境適應(yīng)能力和進(jìn)化潛能密切相關(guān),一個(gè)物種的遺傳多樣性水平越高,遺傳變異越豐富,其對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力就越強(qiáng),就越容易擴(kuò)展其分布范圍和開(kāi)拓新的環(huán)境[26]。線粒體DNA的單倍型多樣性和核苷酸多樣性是衡量物種遺傳多樣性的重要參數(shù),Grant等[27]將單倍型多樣性指數(shù)0.5、核苷酸多樣性指數(shù)0.05作為分界點(diǎn)。本研究中,各群體的平均單倍型多樣性指數(shù)為0.8829,平均核苷酸多樣性指數(shù)為0.0032,為高單倍型多樣性和低核苷酸多樣性。這種“高單倍型多樣性、低核苷酸多樣性”現(xiàn)象在魚(yú)類(lèi)中比較常見(jiàn),已有研究顯示,其是由于物種受到瓶頸效應(yīng)后種群數(shù)量迅速擴(kuò)張導(dǎo)致的,即種群?jiǎn)伪缎投鄻有苑e累很快,但核苷酸變異還未能積累[28-29]。葉爾羌高原鰍曾是塔里木河的優(yōu)勢(shì)種群,但由于引水灌溉等因素,20世紀(jì)70年代,羅布泊、臺(tái)特瑪湖曾一度干涸,塔里木河下游長(zhǎng)時(shí)間斷流,導(dǎo)致葉爾羌高原鰍、塔里木裂腹魚(yú)等土著魚(yú)類(lèi)資源量大幅度下降。自2000年起,塔里木河下游啟動(dòng)了生態(tài)輸水工程,極大地緩解了塔里木河下游土著魚(yú)類(lèi)生態(tài)環(huán)境嚴(yán)重退化的趨勢(shì),這可能是塔里木河葉爾羌高原鰍曾遭受瓶頸效應(yīng)出現(xiàn)“高單倍型多樣性、低核苷酸多樣性”特征的原因。

基于微衛(wèi)星標(biāo)記的多態(tài)信息含量、觀測(cè)雜合度和期望雜合度也是評(píng)價(jià)群體遺傳多樣性的重要指標(biāo)[24]。筆者利用新開(kāi)發(fā)的10個(gè)微衛(wèi)星標(biāo)記對(duì)各群體進(jìn)行的遺傳多樣性分析發(fā)現(xiàn):8個(gè)群體的多態(tài)信息含量為0.629～0.696,均大于0.05,表明多態(tài)性水平較高;各群體觀測(cè)雜合度和期望雜合度分別為0.607～0.736和0.655～0.755,均大于基于13種淡水魚(yú)類(lèi)統(tǒng)計(jì)得出的平均雜合度0.46[30],因此,各葉爾羌高原鰍群體具有較高的遺傳多樣性水平。這與王錦秀等[8]用微衛(wèi)星標(biāo)記對(duì)5個(gè)葉爾羌高原鰍群體的研究結(jié)果一致。

此外,筆者發(fā)現(xiàn)基于線粒體COⅠ序列分析的渭干河群體核苷酸多樣性和單倍型多樣性均低于車(chē)爾臣河群體,表明渭干河群體的遺傳多樣性水平低于車(chē)爾臣河。王錦秀等[8]的研究也發(fā)現(xiàn),塔里木河下游群體(如車(chē)爾臣河群體、臺(tái)特瑪湖群體)的遺傳多樣性水平高于中上游群體(如阿克蘇河群體、臺(tái)南河群體),并認(rèn)為造成這種現(xiàn)象的原因可能是上游葉爾羌高原鰍容易隨水流到達(dá)下游,促進(jìn)了基因交流,使得下游群體具有較多的等位基因數(shù)和較高的遺傳多樣性水平。

3.3 群體結(jié)構(gòu)和遺傳分化

遺傳分化指數(shù)是衡量群體間遺傳分化的重要指標(biāo)。當(dāng)遺傳分化指數(shù)<0.05時(shí)為極小遺傳分化,在>0.05～0.15時(shí)為中度遺傳分化,在>0.15～0.25時(shí)為較大遺傳分化,在>0.25時(shí)則為極大遺傳分化[31]。本研究基于線粒體COⅠ序列和微衛(wèi)星標(biāo)記分析的結(jié)果均顯示,各群體間的遺傳分化指數(shù)均小于0.05或位于0.05附近,因此屬于低分化水平,并且,遺傳變異的主要來(lái)源為群體內(nèi)部,群體間的遺傳結(jié)構(gòu)差異不大,相似度較高。推測(cè)造成上述結(jié)果的原因是群體間存在一定的基因交流?；蛄魇腔蛟谌后w間的流動(dòng),Slatkin[32]認(rèn)為:基因流大于1時(shí)能發(fā)揮均質(zhì)化的作用,即能有效抑制種群間的分化;基因流小于1時(shí)會(huì)促進(jìn)群體發(fā)生遺傳分化。本研究基于微衛(wèi)星標(biāo)記的群體間基因流值均大于1,證實(shí)各群體間有一定的基因交流,這與基于遺傳分化指數(shù)的分析結(jié)果一致。

分析各群體的遷入率和遷出率參數(shù)發(fā)現(xiàn),臺(tái)特瑪湖群體的遷出率(14.80)最高,且遠(yuǎn)大于遷入率(10.11)。筆者推測(cè),臺(tái)特瑪湖群體為塔里木河中下游的擴(kuò)散中心,擴(kuò)散方向?yàn)槲几珊雍蛙?chē)爾臣河上游,其生態(tài)學(xué)依據(jù)在于:(1)臺(tái)特瑪湖是塔里木河的尾閭湖泊,1972年以來(lái)曾一度干涸,為防止干流斷流,自2000年起,塔里木河下游啟動(dòng)了生態(tài)輸水工程[33],這可能促進(jìn)了臺(tái)特瑪湖葉爾羌高原鰍向各支流的擴(kuò)散;(2)葉爾羌高原鰍有溯河洄游的繁殖習(xí)性,每年4月中旬至7、8月,大批葉爾羌高原鰍溯河洄游至塔河上游,尋找適宜產(chǎn)卵場(chǎng)[34],這可能是臺(tái)特瑪湖群體向各支流中上游擴(kuò)散的另一重要原因。此外,這種擴(kuò)散也可能是群體間基因流處于較高水平(4.3027～9.5282)的原因之一,其有效阻止了群體內(nèi)遺傳變異的減少,降低了群體間的遺傳分化。

基于線粒體COⅠ序列和微衛(wèi)星標(biāo)記的分析結(jié)果均表明,兩支流群體間的遺傳變異(線粒體COⅠ,4.00%;微衛(wèi)星,2.20%)遠(yuǎn)高于支流內(nèi)群體間的遺傳變異(線粒體COⅠ,0.89%;微衛(wèi)星,0.57%);基于COⅠ序列的群體間Barrier分析顯示,兩支流群體間存在潛在遺傳障礙;基于微衛(wèi)星標(biāo)記使用非加權(quán)組平均法構(gòu)建的系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)顯示,渭干河群體和車(chē)爾臣河群體位于不同的遺傳分支;并且群體Structure聚類(lèi)結(jié)果顯示,渭干河與車(chē)爾臣河群體的基因組成有明顯差異。這些結(jié)果均表明,渭干河群體與車(chē)爾臣河群體間存在一定的遺傳分化。由于魚(yú)類(lèi)的種群遺傳關(guān)系和結(jié)構(gòu)與地理隔離、水系分布等密切相關(guān)[35],渭干河位于塔里木河的中游,而車(chē)爾臣河位于塔里木河的下游,兩支流的地理位置相對(duì)較遠(yuǎn),并且,隨著塔里木河流域水資源稀缺加劇,其流域源下游和干流中下游經(jīng)常出現(xiàn)季節(jié)性斷流[36],導(dǎo)致葉爾羌高原鰍生境片段化問(wèn)題。這些可能影響了兩支流群體間的基因交流,使得兩支流群體間遺傳分化程度變大,進(jìn)而產(chǎn)生差異。王錦秀等[8]也發(fā)現(xiàn),塔河各支流的葉爾羌高原鰍之間存在一定的遺傳分化,且遺傳距離與群體地理位置的分布相吻合。

此外,采用COⅠ序列分析時(shí),各群體未能形成明顯的地理聚類(lèi)和譜系結(jié)構(gòu),這與采用微衛(wèi)星標(biāo)記分析的結(jié)果明顯不同,對(duì)于這種差異,筆者推測(cè)可能是由線粒體COⅠ序列變異度相對(duì)較小,與微衛(wèi)星標(biāo)記相比分辨率較差造成的[37]。并且,筆者基于微衛(wèi)星標(biāo)記得到的群體間遺傳距離、群體聚類(lèi)以及支流群體間的遺傳分化結(jié)果與群體的實(shí)際地理分布更吻合,因此筆者認(rèn)為用微衛(wèi)星標(biāo)記分析的結(jié)果更準(zhǔn)確。

4 結(jié) 論

本研究中,筆者結(jié)合微衛(wèi)星標(biāo)記和線粒體COⅠ序列的分析結(jié)果發(fā)現(xiàn),葉爾羌高原鰍各群體的遺傳多樣性水平較高,但遺傳變異主要來(lái)源于群體內(nèi)部,群體間遺傳分化程度較小,其進(jìn)化史上曾遭受明顯的瓶頸效應(yīng)。兩支流群體間存在潛在的遺傳障礙,并發(fā)生了一定的遺傳分化,這可能是由于塔里木河中下游經(jīng)常發(fā)生季節(jié)性斷流,造成葉爾羌高原鰍生境片段化,進(jìn)而降低了支流間的基因交流水平。因此,有必要采取有效的措施對(duì)葉爾羌高原鰍的棲息環(huán)境進(jìn)行保護(hù),如控制上游荒地開(kāi)發(fā),尤其是控制高耗水作物種植面積的擴(kuò)大,防止上游供水量急劇減少,嚴(yán)格執(zhí)行每年1次的下游生態(tài)補(bǔ)水工程等,避免因生境片段化問(wèn)題而導(dǎo)致的種群遺傳多樣性降低。