中华乌塘鳢线粒体DNA控制区结构分析与群体遗传学研究

论文摘要

中华乌塘鳢（Bostrichthy sinensis）属暖水性浅海咸淡水经济鱼类。本实验研究了来自越南（Y）、东兴（DX）、北海（BH）、湛江（ZJ）、珠海（ZH）、海丰（HF）、厦门（XM）、宁德（ND）8个不同区域的野生群体和1个东山养殖（S）群体共124尾,测定其线粒体DNA控制区（D-loop）全长895bp的序列,并在Genbank下载缎虎鱼亚目Gobioidei不同科的8种鱼类进行比对。通过软件对塘鳢科鱼类D-loop区DNA序列结构和中华乌塘鳢的群体遗传结构进行分析,得出以下结论:1.不同种的缎虎鱼亚目鱼类控制区序列采用Clustal W排序后,对结构进行分析,识别了其扩展终止序列区（extended terminal regioils,ETAS）,中央保守区（central domain,CD）,保守序列区（conserved sequence block,CSB）以及A+T丰富区（pyrimidine tract,Py-RUN）4个区域,并指出了终止相关序列（TAS-1、TAS-2、TAS-3）及其主体（TACAT与其反向互补序列ATGTA）以及一系列保守序列（CSB-F、CSB-E、CSB-D和CSB-1、CSB-2、CSB-3）,并给出了它们的一般形式,并找到5’端常见的可变串联重复位点（variable number of tandemrepeats,VNTRs）。其中TAS-3在塘鳢科和鰕虎鱼科存在较大差异,4种鰕虎鱼的TAS-3序列都存在变异,推测TAS-3在鰕虎科中并不存在。6个CSB区域在种间都有较高的同源性。同时还发现除了TAS区形成的茎环结构外,还有1个特殊的互补配对序列形成的的强终止。其序列为:TATTTAT,ATAAATA,这样的强互补序列在其它中鰕虎鱼亚目鱼类间非常保守。2.基于8种鰕虎鱼亚目鱼类D-loop区全长序列,采用2种不同的算法构建系统树,不同的树其拓扑结构均表明,中华乌塘鳢（Bostrichthys sinensis）、云斑尖塘鳢（Oxyeleotris marmoratus）和線紋尖塘鱧（Oxyeleotris lineolata）3种塘鳢科鱼类聚成1簇,而另外1种塘鳢科的刺蓋塘鱧（Eleotris acanthopoma）与溪鳢科的溪鳢（Rhyacichthys aspro）单独成1簇。3种鰕虎鱼科聚成另外1簇,所得结果支持传统的分类学。3.研究不同群体内的遗传结构表明:核苷酸多态性（nucleotide diversity）在群体间存在较大差异。其中以湛江群体最高（π=0.02891）:而北海群体最低（π=0.00242）。在124尾中华乌塘鳢中,共确定了79种单倍型（haplotype）,由于控制区的高变异性,单倍型个数在群体间的差异不明显,多样性均处于较高水平。其中越南群体、珠海群体和厦门群体单倍型多样性（h）达到1。另外与野生群体相比养殖群体的遗传多样性较低（π=0.01,h=0.983）。4.群体间的遗传结构分析得出:在野生群体之间,除北海群体到相邻的2个地理群体（越南和东兴）遗传距离小于0.01,其它地理群体的遗传距离均较大,体现出一定的遗传分化。8个野生群体的AMOVA分析表明,所有群体间的变异占总变异的20%以下,而群体内变异占80%以上。群体间遗传距离和Allelesin space三维立体图都表明群体以珠江三角洲河口为界,两侧群体呈现较大的遗传距离。分析结果还显示群体间的遗传结构符合距离隔离的脚踏石模型（stepping-stone model）。构建单倍型网络关系图呈现出群体间层层递进多个星状辐射的演变关系,即中华乌塘鳢群体为单系起源,在部分栖息地出现多次群体扩张的格局。核苷酸不配对分析和中性测验表明只有厦门和宁德群体在历史中经历了瓶颈效应和快速的群体扩张,推测原因可能是第四纪冰川期对气候的改变而影响中华乌塘鳢靠北栖息地（福建）的分布,而其它群体的规模在历史进化过程中保持稳定。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪言
• 1 鱼类遗传多样性研究进展
• 1.1 生物多样性的涵义及其重要性
• 1.2 鱼类多样性的遗传基础
• 1.3 鱼类多样性的影响因素
• 2 分子系统地理学的研究进展
• 2.1 分子系统地理学简介
• 2.2 分子系统地理学在鱼类中的应用研究
• 3 线粒体DNA的结构与遗传特性
• 3.1 线粒体控制区序列的特点
• 3.2 线粒体控制区序列在鱼类种群内遗传分化中的重要意义
• 4 中华乌塘鳢简介
• 4.1 形态特征
• 4.2 生活习性
• 4.3 繁殖习性
• 第二章 中华乌塘鳢线粒体基因控制区结构分析
• 1 实验材料
• 1.1 样品的采集和DNA提取
• 1.2 主要仪器
• 2 方法
• 2.1 总DNA提取方法
• 2.2 扩增和测序反应的引物设计
• 2.3 PCR扩增
• 2.4 琼脂糖凝胶电泳
• 2.5 PCR产物的回收和纯化
• 2.6 序列测定
• 2.7 数据分析
• 2.8 中华乌塘鳢控制区的分子钟
• 3 结果
• 3.1 中华乌塘鳢D-loop区全序列
• 3.2 控制区不同区域的核苷酸变化
• 3.3 终止序列区
• 3.4 中央保守区
• 3.5 保守序列区
• 3.6 中华乌塘鳢的分类地位
• 4 讨论
• 第三章 中华乌塘鳢群体遗传学
• 1 实验材料
• 2 方法
• 3 结果
• 3.1 群体内遗传结构
• 3.2 群体间遗传结构
• 3.3 野生群体扩张与分布
• 4 讨论
• 4.1 不同地理群体的遗传多样性
• 4.2 养殖群体的种质退化
• 4.3 遗传分化和距离隔离的关系
• 4.4 第四纪冰川期对群体结构的影响
• 参考文献
• 在学期间发表论文
• 致谢