贻贝属的系统发育及群体的形态学和遗传学研究

论文摘要

贻贝（Mytilus spp.）隶属软体动物门（Mollusca）、瓣鳃纲（Lamellibranchia）、异柱目（Anisomyaria）、贻贝科（Mytilidae）、贻贝属（Mytilus）,贻贝分布广泛,不同的气候、纬度和海况有不同的品种,是中国重要的经济贝类。中国分布的贻贝有紫贻贝（Mytilus galloprovincialis Lamarck）、厚壳贻贝（Mytilus coruscus Gould）和翡翠贻贝（Perna viridis Linnaeus）等。本研究对三种贻贝开展了形态学、线粒体DNA COI序列研究,分析了三种贻贝不同群体的遗传多样性现状,研究了紫贻贝双单亲遗传现象及两种mtDNA基因型F和M型的分化程度。此外,还以翡翠贻贝,条纹隔贻贝为外群,基于mtDNA COI和16S rRNA序列探讨了贻贝属5个种类的系统发育关系,以明确5种贻贝的分类地位及其分化程度。1.运用形态学方法研究了三种贻贝不同群体间的形态差异。对紫贻贝9群体共268个个体的壳长、壳高、壳宽、湿全重、贝壳湿重及软体部湿重进行测量,并进行了聚类分析、单因子方差分析及生长性状分析。结果显示:9个群体分别在2个形态特征上存在显著性差异,聚类分析结果显示9个群体间存在一定程度的分化。软体部湿重、体重与贝壳壳长呈幂指数生长关系,壳宽、壳高与壳长呈线性生长关系。对翡翠贻贝7群体共403个个体的壳长、壳高、壳宽和湿全重进行测量,并进行了聚类分析,单因子方差分析及生长性状分析,结果显示:7个群体分别在2个形态特征上存在显著性差异,聚类分析结果显示7个群体间存在一定程度的分化。体重与贝壳壳长呈幂指数生长关系,壳宽、壳高与壳长呈线性生长关系。对厚壳贻贝3群体共242个个体的壳长、壳高和壳宽进行测量,并进行了聚类分析,单因子方差分析及生长性状分析,结果显示:厚壳贻贝福鼎群体与其它两个群体（温州和霞浦）间存在显著差异,壳宽、壳高与壳长呈线性生长关系。2.为检测更新世冰期气候变迁对西北太平洋海洋生物进化历史的影响以及海洋生物的扩散能力,我们基于COI基因片段序列研究了三种贻贝的系统地理格局和扩散模式。（1）分析的紫贻贝COI序列长度为661bp,11个地理群体的153个个体中,共检测到11个单倍型,3个单倍型类群,这三个单倍型类群间的分化时间发生于100万年前的更新世晚期,更新世冰期的海平面下降使西北太平洋边缘海之间产生隔离,可能是三个单倍型类群之间发生分化的原因。三个单倍型类群在地域上的分布频率不存在明显差异。分子方差分析以及群体间分化指数FST值均显示紫贻贝群体内不存在明显的群体遗传结构。（2）分析的翡翠贻贝COI序列长度为661bp,7个地理群体的145个个体中,共检测到17个单倍型,两个单倍型类群,这两个单倍型类群间的分化时间发生于100万年前的更新世晚期,更新世冰期的海平面下降使西北太平洋边缘海之间产生隔离,可能是两个单倍型类群之间发生分化的原因。两个单倍型类群在地域上的分布频率不存在明显差异。分子方差分析以及群体间分化指数FST值均显示日本高知群体与中国群体间存在显著的遗传分化,而中国群体间基因交流频繁。（3）分析的厚壳贻贝COI序列长度为541bp,5个地理群体的47个个体中,共检测到27个单倍型,2个单倍型类群,这两个单倍型类群可能是在更新世冰期海平面下降时分别起源于中国南海和中国东海。单倍型类群A是所有群体的主体单倍型。分子方差分析以及群体间分化指数FST值均显示厚壳贻贝群体内不存在明显的群体遗传结构。以上结果提示:贻贝的浮游幼体可以借助西北太平洋黑潮、中国沿岸流等海流进行扩散,这有可能导致距离很远的群体间产生基因交流,从而使得贻贝群体间的基因交流频繁。3.双壳类线粒体DNA存在双单亲遗传现象。为了检测在双单亲遗传现象中F型和M型基因组的遗传分化,本研究对紫贻贝6个群体进行研究。结果显示在长度为661bp的线粒体基因组COI片段上,两种类型间共检测到162处核苷酸替换,F型和M型类型内和类型间的遗传分化分别为0.002,0.006和0.202。核苷酸替代速率结果显示:两种类型在线粒体基因组COI片段上存在显著的差异,M型替代速率明显快于F型基因组,可能与M型基因组受较为宽松的选择压力相关。基于COI基因片段序列的分析结果表明:紫贻贝两种类型mtDNA的分歧时间约为439-575万年,两类型间的分化事件主要发生在上新世。4.本研究基于线粒体DNA COI及16S rRNA基因片段序列比较分析了贻贝属5个种的系统进化关系。以翡翠贻贝和条纹隔贻贝（Septifer virgatus）为外群,基于NJ法、MP法、ML法、贝叶斯法及贝叶斯联合模型分析法构建分子系统树。系统发育分析结果表明,5种贻贝（M. edulis,紫贻贝,盖勒贻贝M. trossulus,厚壳贻贝,加州贻贝M. californianus）在系统树上聚为两支。加州贻贝最为原始,厚壳贻贝次之。其中,紫贻贝和M. edulis具有很近的亲缘关系,而厚壳贻贝和加州贻贝的亲缘关系近。研究结果为贻贝属物种进化、迁移及其育种研究提供了理论基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 遗传多样性及其研究方法
• 1.1.1 遗传多样性的含义
• 1.1.2 遗传多样性的研究方法
• 1.2 三种贻贝的研究现状
• 1.2.1 分类地位和起源分布
• 1.2.2 外部形态特征
• 1.2.3 生态习性
• 1.2.4 生长发育
• 1.2.5 国内外研究现状
• 1.3 本研究的目的及意义
• 第二章 三种贻贝群体形态学研究
• 2.1 前言
• 2.2 紫贻贝群体形态学研究
• 2.2.1 材料与方法
• 2.2.2 结果
• 2.2.3 讨论
• 2.3 翡翠贻贝群体形态学研究
• 2.3.1 材料与方法
• 2.3.2 结果
• 2.3.3 讨论
• 2.4 厚壳贻贝群体形态学研究
• 2.4.1 材料与方法
• 2.4.2 结果
• 2.4.3 讨论
• 第三章 三种贻贝群体遗传学研究
• 3.1 前言
• 3.2 紫贻贝群体遗传学研究
• 3.2.1 材料与方法
• 3.2.2 结果
• 3.2.3 讨论
• 3.3 翡翠贻贝群体遗传学研究
• 3.3.1 材料与方法
• 3.3.2 结果
• 3.3.3 讨论
• 3.4 厚壳贻贝群体遗传学研究
• 3.4.1 材料与方法
• 3.4.2 结果
• 3.4.3 讨论
• 第四章 紫贻贝双单亲遗传研究
• 4.1 前言
• 4.2 材料与方法
• 4.2.1 实验材料
• 4.2.2 实验方法
• 4.2.3 数据分析
• 4.3 结果
• 4.3.1 核苷酸组成分析
• 4.3.2 群体间及M 型和F 型间的遗传分化
• 4.3.3 核苷酸替代速率比较和两类型间分化时间
• 4.4 讨论
• 4.4.1 核苷酸组成分析
• 4.4.2 群体间及M 型和F 型间的遗传分化比较分析
• 第五章 基于线粒体 COI 与16S rRNA 序列探讨贻贝属的系统发育关系
• 5.1 前言
• 5.2 材料与方法
• 5.2.1 实验材料
• 5.2.2 实验方法
• 5.3 结果
• 5.3.1 DNA 序列组成及变异
• 5.3.2 遗传分化
• 5.3.3 系统发育分析
• 5.4 讨论
• 第六章 总结
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间完成及发表论文情况