中国蛤蜊群体遗传结构与蛤蜊科贝类系统发育研究

论文摘要

中国蛤蜊(Mactra chinensis)是我国重要的经济贝类,具有生长速度快、栖息密度大、营养价值高等优点,适合在中国北方海区进行大面积推广养殖,拥有广阔的养殖开发前景。但是,近年来由于过度采捕与环境条件的变化,中国蛤蜊野生种群的生存受到了较大的威胁。目前中国蛤蜊养殖苗种基本依靠野外采捕,苗种资源的匮乏阻碍了中国蛤蜊增养殖业的发展。为保护现有的野生资源,有必要利用分子技术对中国蛤蜊的遗传多样性现状进行调查和研究,从而制定有效的保护措施。同时这也将有助于推进中国蛤蜊的人工育苗与规模化繁育进程,突破中国蛤蜊增养殖业发展的瓶颈,推动中国蛤蜊增养殖业的持续、稳定发展。本研究首先利用磁珠富集法筛选中国蛤蜊的多态性微卫星分子标记,然后用所开发的微卫星标记对中国北方的中国蛤蜊的遗传多样性与遗传结构进行研究,以期为该物种的资源保护和人工育苗提供重要的理论依据。同时本研究也利用线粒体细胞色素c氧化酶亚基I(COI)与16S rRNA基因序列,构建了蛤蜊科贝类的系统发育树,对蛤蜊科贝类的系统进化关系进行了分析研究。本文的主要研究结果总结如下:1.利用磁珠富集法从中国蛤蜊基因组DNA中成功筛选出19个具有多态性的微卫星标记。利用30个中国蛤蜊个体对所得微卫星位点进行多态性评价,结果显示:各微卫星位点的等位基因数目从3到24个不等;期望杂合度和观测杂合度的范围分别为0.419～0.953和0.000～1.000;各位点的多态信息含量值(PIC)介于0.353和0.933之间,平均0.790。2.利用9个微卫星标记分析了我国北方中国蛤蜊8个地理群体的遗传多样性与遗传结构。9个微卫星位点在8个中国蛤蜊群体中均检测到较高的多态性,各位点的等位基因数在所有群体中达到14～36个,观测杂合度的变化范围为0.593～0.945,期望杂合度的变化范围为0.638～0.958。各群体之间的FST值都具有显著性,说明各群体间存在着显著的遗传分化。分子方差分析(AMOVA)结果表明,群体内的遗传变异(97.50%)在中国蛤蜊的遗传结构变异中起主导作用。通过Mantel检验发现群体间的遗传距离与地理距离之间具有显著的相关关系(R~2 = 0.5263,P = 0.001),表明中国蛤蜊的群体遗传分化符合距离产生分化模式。通过邻接树聚类分析与地理阻隔预测,发现8个地理群体可以分为三个组。利用Barrier软件推测出的地理阻隔与当地的海洋水文特征相吻合,表明海流在中国蛤蜊群体遗传结构的形成中起了非常重要的作用。3.测定了蛤蜊科11种共36个贝类个体的线粒体COI基因和16S rRNA基因序列,并从GenBank数据库中下载了蛤蜊科两种贝类的COI与16S rRNA基因序列,利用这些序列对蛤蜊科的系统发育关系和分类进行了研究。在COI基因序列的分析中,属内不同种个体间遗传距离远远大于种内不同个体间遗传距离,表明蛤蜊科存在基于COI的DNA条形码间隙;而蛤蜊科基于16S rRNA基因序列的条形码间隙不明显。在邻接和贝叶斯(BI)两种系统树上,除西施舌的X3个体有异常外,其余蛤蜊科贝类种类均单独形成单系群,且具有较高的支持度。这些结果表明蛤蜊科贝类可以通过DNA条形码技术有效地进行物种鉴定和分类。利用线粒体COI和16S rRNA基因序列构建系统发育树所得出的蛤蜊科系统发育关系,与传统的形态分类的结果基本一致。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 文献综述
• 1 微卫星标记开发方法研究进展
• 1.1 微卫星标记概述
• 1.1.1 微卫星的分类及其分布
• 1.1.2 微卫星的特点
• 1.1.3 微卫星多态性产生的机理
• 1.1.4 微卫星的应用
• 1.1.5 微卫星标记的不足之处
• 1.2 微卫星标记的开发方法
• 1.2.1 经典法
• 1.2.2 富集法
• 1.2.3 省略筛库法
• 1.2.4 ISSR 片段扩增法
• 1.2.5 数据库检索法
• 2 微卫星标记在海洋贝类群体遗传多样性研究中的应用
• 2.1 遗传多样性的概念及其产生
• 2.1.1 遗传多样性的概念
• 2.1.2 遗传多样性的产生
• 2.2 遗传多样性检测方法的发展
• 2.2.1 形态学标记
• 2.2.2 细胞学标记
• 2.2.3 生化标记
• 2.2.4 分子标记
• 2.3 遗传多样性的研究意义
• 2.4 基于微卫星标记的海洋贝类群体遗传多样性的研究
• 2.4.1 利用微卫星分析群体的遗传结构
• 2.4.2 养殖群体的遗传多样性的监测
• 3 分子系统发生学研究进展及其在贝类中的应用
• 3.1 分子系统学的发展及研究意义
• 3.1.1 分子系统学的概念
• 3.1.2 分子系统学发展简史
• 3.1.3 分子系统学的研究意义
• 3.2 分子系统学的研究方法
• 3.3 分子系统树的构建
• 3.4 分子系统发生学在贝类中的应用
• 4 中国蛤蜊的生物学特性及养殖现状
• 4.1 中国蛤蜊的分类学地位及其生物学特征
• 4.2 中国蛤蜊的分布及养殖现状
• 5 本研究的总体设计和研究策略
• 第二章 中国蛤蜊微卫星分子标记的开发
• 0 引言
• 1 材料与方法
• 1.1 实验材料
• 1.2 实验方法
• 1.2.1 样品处理
• 1.2.2 DNA 提取
• 1.2.3 富集文库的构建
• 1.2.4 TA 克隆与PCR 筛选
• 1.2.5 序列的测定、分析及引物设计
• 1.2.6 引物的筛选
• 1.2.7 群体多态性的检测
• 1.2.8 结果记录及数据分析
• 2 结果
• 2.1 DNA 酶切结果
• 2.2 蓝白斑筛选
• 2.3 PCR 筛选结果
• 2.4 测序结果
• 2.5 多态性微卫星引物的筛选结果
• 3 讨论
• 3.1 杂交选择法与FIASCO 法的比较
• 3.2 磁珠杂交探针的选取
• 3.3 引物的设计
• 3.4 无效等位基因
• 第三章 中国蛤蜊群体的微卫星分析
• 0 引言
• 1 材料与方法
• 1.1 实验材料
• 1.2 实验方法
• 1.2.1 模板DNA 的提取
• 1.2.2 PCR 扩增与多态性检测
• 1.2.3 数据的统计与分析
• 2 结果
• 2.1 群体内遗传多样性
• 2.2 群体间的遗传分化
• 2.3 距离产生分化（Isolation by Distance，IBD）模式
• 2.4 地理阻隔预测
• 3 讨论
• 3.1 遗传多样性
• 3.2 哈迪—温伯格平衡
• 3.3 群体遗传结构
• 3.4 与海流和半岛相关的地理分化
• 第四章 蛤蜊科贝类 DNA 条形码及系统发育研究
• 0 引言
• 1 材料与方法
• 1.1 实验材料
• 1.2 实验方法
• 1.2.1 模板DNA 的提取
• 1.2.2 PCR 扩增与测序
• 1.2.3 序列的处理与分析
• 2 结果
• 2.1 序列特征
• 2.2 条形码间隙
• 2.3 分子系统发生树
• 3 讨论
• 3.1 DNA 条形码
• 3.2 条形码间隙
• 3.3 基于邻接关系的条形码分析
• 3.4 系统发育关系
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历
• 硕士期间学术成果