肖明松 崔 峰 康 健 馬玉涵

(安徽科技學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院, 鳳陽(yáng) 233100)

長(zhǎng)吻?養(yǎng)殖群體與野生群體遺傳多樣性分析

肖明松 崔 峰 康 健 馬玉涵

(安徽科技學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院, 鳳陽(yáng) 233100)

長(zhǎng)吻?(Leiocassis longirostris)是中國(guó)土著珍稀魚類。近年來(lái), 由于江河水利工程、環(huán)境污染及人類生產(chǎn)活動(dòng)已經(jīng)對(duì)江河的漁業(yè)資源造成了難以逆轉(zhuǎn)的破壞, 長(zhǎng)吻?的漁業(yè)資源已逐漸枯竭。目前, 長(zhǎng)吻?在四川、廣東等地實(shí)現(xiàn)適度規(guī)模養(yǎng)殖。以四川眉山、湖北石首和安徽淮南3個(gè)人工養(yǎng)殖長(zhǎng)吻?群體及4個(gè)長(zhǎng)江野生長(zhǎng)吻?群體(重慶段、武漢段、安慶段和南京段)為實(shí)驗(yàn)材料, 利用線粒體DNA (mtDNA)控制區(qū)序列作為分子標(biāo)記對(duì)135個(gè)個(gè)體的遺傳結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析。結(jié)果表明, 在790 bp 的同源序列中, 長(zhǎng)吻?3個(gè)養(yǎng)殖種群共檢測(cè)到變異位點(diǎn)27個(gè), 占全部序列的3.42%, 66個(gè)個(gè)體共檢測(cè)到18種單倍型; 在野生群體中, 69個(gè)個(gè)體共檢測(cè)到35個(gè)變異位點(diǎn)和36個(gè)單倍型, 長(zhǎng)吻?野生群體平均單倍型多樣性和平均核苷酸多樣性(Hd = 0.9736±0.0070, Pi =0.0087±0.0015)高于長(zhǎng)吻?養(yǎng)殖群體(Hd =0.8867±0.0013, Pi =0.0056±0.0013); 群體間的遺傳分化水平較低(Fst值為0.0014—0.1125)。采用鄰接法(NJ法)和統(tǒng)計(jì)簡(jiǎn)約原理對(duì)所有單倍型進(jìn)行系統(tǒng)發(fā)育樹和統(tǒng)計(jì)簡(jiǎn)約網(wǎng)狀圖的構(gòu)建, 結(jié)果表明: 各群體內(nèi)的個(gè)體均不能分別構(gòu)成獨(dú)立的分支, 而是相互交叉聚在一起。分析結(jié)果表明, 長(zhǎng)吻?養(yǎng)殖群體與野生群體之間的基因交流充分, 未出現(xiàn)遺傳分化, 但相對(duì)長(zhǎng)吻?野生群體, 長(zhǎng)吻?養(yǎng)殖種群多態(tài)性偏低。

長(zhǎng)吻?; mtDNA; 控制區(qū); 序列分析

長(zhǎng)吻?(Chinese longsnout catfish Leiocassis longirostris Günther) 隸屬鯰形目(Siluriformes)、鲿科(Bagridae)、?屬(Leiocassis), 俗稱:?魚、江團(tuán)、肥沱、肥王魚、灰江團(tuán)魚等, 為我國(guó)鯰形目分布最廣且產(chǎn)量較高的特產(chǎn)淡水名貴經(jīng)濟(jì)魚類。其肉質(zhì)細(xì)嫩、肉味鮮美且無(wú)細(xì)刺, 尤其是魚鰾特別肥厚, 含大量的膠蛋白, 是高級(jí)滋補(bǔ)品, 與燕窩、魚翅齊名, 被視為肴中珍品, 自古作為貢品之用, 也是一種貴重藥材。長(zhǎng)吻?分布于中國(guó)東部的遼河、淮河、長(zhǎng)江、閩江至珠江等水系及朝鮮西部, 以長(zhǎng)江水系為主。近年來(lái), 由于江河水利工程、環(huán)境污染、人類生產(chǎn)活動(dòng)對(duì)自然資源的無(wú)節(jié)制掠奪等對(duì)江河的漁業(yè)資源造成了難以逆轉(zhuǎn)的破壞, 長(zhǎng)吻?的漁業(yè)資源已逐漸枯竭。為促進(jìn)長(zhǎng)吻?繁殖和養(yǎng)殖迅速發(fā)展, 四川、廣東等地已獲得適度規(guī)模養(yǎng)殖[1—4]。目前, 有關(guān)長(zhǎng)吻?生物學(xué)、生態(tài)學(xué)及養(yǎng)殖技術(shù)方面的研究有大量資料報(bào)道[5—8], 但與其相關(guān)的遺傳方面的研究則較少,僅在染色體組型、同工酶、微衛(wèi)星引物篩選等方面有報(bào)道[9—12]。長(zhǎng)吻?作為一個(gè)優(yōu)良的養(yǎng)殖種類, 有必要對(duì)其種質(zhì)及遺傳多樣性進(jìn)行深入了解。魚類線粒體DNA(mtDNA)具有分子小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、母系遺傳、進(jìn)化速度快、幾乎不發(fā)生重組、不同區(qū)域進(jìn)化速度存在差異等特點(diǎn), 是一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的復(fù)制單位。一個(gè)個(gè)體就代表一個(gè)母系集團(tuán), 便于進(jìn)行群體分析。已被廣泛地應(yīng)用于類群識(shí)別、地理隔離、起源、分化和擴(kuò)散、遺傳多樣性等領(lǐng)域[13—17]。本研究利用mtDNA技術(shù)在分子水平上對(duì)來(lái)自安徽、湖北、四川3省長(zhǎng)吻?的養(yǎng)殖群體和長(zhǎng)江野生群體進(jìn)行遺傳分析, 試圖了解天然群體和人工繁殖群體的遺傳結(jié)構(gòu)以及遺傳多樣性, 以評(píng)價(jià)其種質(zhì)狀況, 為種質(zhì)資源研究、人工養(yǎng)殖及品種培育提供相關(guān)的遺傳背景資料和理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

實(shí)驗(yàn)魚 長(zhǎng)吻?3個(gè)養(yǎng)殖群體分別來(lái)自四川眉山市長(zhǎng)吻?原種場(chǎng)的子一代(22個(gè)個(gè)體, 2010年11月取樣)、湖北省石首市長(zhǎng)吻?原種場(chǎng)的子一代(16個(gè)個(gè)體, 2010年12月取樣)、安徽省淮南市特種水產(chǎn)養(yǎng)殖場(chǎng)(28個(gè)個(gè)體, 2010年11月取樣), 均為1—2 齡的魚種, 體長(zhǎng)8.0—30.6 cm; 體重16.8—351.5 g, 長(zhǎng)吻?長(zhǎng)江野生群體分別來(lái)自重慶段(23個(gè)個(gè)體, 2008年8月取樣)、武漢段(15個(gè)個(gè)體, 2008年8月取樣)、安慶段(16個(gè)個(gè)體, 2008年10月取樣)和南京段(15個(gè)個(gè)體, 2008年10月取樣), 均為2—3 齡的魚種,體長(zhǎng)31.5—60.2 cm, 體重269.5—624.7 g(表1)。標(biāo)本采用95%乙醇固定, ?20℃保存在安徽科技學(xué)院。

主要試劑 蛋白酶K、瓊脂糖、飽和酚購(gòu)自上海生工生物工程技術(shù)有限公司, 引物DL1 (5′-AC CCCTGGCTCCCAAAGC-3′) 和DH2 (5′-ATCTTAG CATCTTCAGTG-3′)[18]由上海生工生物工程技術(shù)有限公司合成, Taq酶、dNTPs 購(gòu)自大連TaKaRa公司;其他試劑均為國(guó)產(chǎn)分析純。

主要儀器 PCR 儀、核酸分析儀和離心機(jī)為Eppendorf (德國(guó)), Alphalmager Is-2200凝膠圖像分析系統(tǒng)(美國(guó)), 電泳儀等常規(guī)儀器均為國(guó)產(chǎn)。

1.2 方法

模板DNA的制備 每個(gè)樣品隨機(jī)取肌肉100—200 mg, 剪碎, 勻漿后置于1. 5 mL 的微量離心管中, 加入含蛋白酶K 的裂解液(10 mmol/ L Tris-HCl, pH 8. 0, 1 mmol/ L EDTA, pH 8. 0, 1%SDS) , 55℃消化過夜。次日分別用Tris-飽和酚、氯仿/異戊醇(24∶1) 提取、純化DNA, 之后用?20℃冷凍的無(wú)水乙醇沉淀DNA, 自然干燥后, 溶于滅菌雙蒸水中,所得用基因組DNA 樣品用紫外分光光度計(jì)測(cè)量DNA 樣品的濃度和純度, 同時(shí)輔以瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)基因組DNA 的完整性并估測(cè)分子量, 置于?20℃冰箱保存?zhèn)溆谩?/p>

PCR反應(yīng) PCR 反應(yīng)總體積為30 μL, 其中含10×buffer反應(yīng)緩沖液3.0 μL, 3 μL dNTP (2.5 mmol/L), 0.4 μmol/L 引物, 0.25 μL Taq 酶, 25 ng DNA, 用滅菌雙蒸餾水補(bǔ)足體積。PCR反應(yīng)條件為: 94℃下預(yù)變性5min, 94℃下變性30s, 58℃下退火1min, 72℃下延伸1min, 共35個(gè)循環(huán), 最后72℃下延伸10min, 4℃保存。

瓊脂糖凝膠電泳 PCR 擴(kuò)增產(chǎn)物在1.2 %的瓊脂糖凝膠(含0.5 g/mL EB) 上電泳, 120 V 穩(wěn)壓電泳1h。電泳結(jié)果在Alphalmager Is-2200'凝膠圖像分析系統(tǒng)中拍照、保存。

DNA序列測(cè)定和分析 經(jīng)2 %瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)后, 將PCR 產(chǎn)物送往上海生工生物工程技術(shù)有限公司進(jìn)行序列測(cè)定, 測(cè)得的序列用Clustal X 1.81 程序[19]進(jìn)行比對(duì), 并輔以人工校對(duì), 進(jìn)行同源性比較。所有序列均遞交GenBank (序列號(hào)為JN131500-JN131517和AB054127-AY297099)。利用MEGA 3. 0 軟件包[20]分析序列特征、統(tǒng)計(jì)堿基組成和轉(zhuǎn)換與顛換值、計(jì)算遺傳差異和遺傳距離。采用鄰接法(Neighbor-joining tree, NJ)構(gòu)建分子系統(tǒng)發(fā)育樹, 系統(tǒng)樹各分支的置信度由1000次自舉法(Bootstrap)檢驗(yàn)。利用DnaSP 4.0軟件[21]計(jì)算各群體的單倍型多樣度(H)、平均核苷酸差異數(shù)(K)、核苷酸多態(tài)性(Pi); Arlequin 3.1軟件[22]進(jìn)行群體間的歐氏距離平方(Squared euclidean distance) 矩陣分子變異分析(AMOVA), 統(tǒng)計(jì)長(zhǎng)吻?養(yǎng)殖群體與野生群體間的遺傳分化指數(shù)(Fst), 并根據(jù)Nm≈(1?Fst)/(2Fst)得到群體間的基因流值(Nm)。為進(jìn)行譜系生物地理學(xué)(Phylogeography)分析, 利用TCS 1.21[23]軟件, 依據(jù)統(tǒng)計(jì)簡(jiǎn)約原理[24], 構(gòu)建單倍型的網(wǎng)狀圖。相對(duì)于傳統(tǒng)的系統(tǒng)發(fā)育分析方法, 網(wǎng)狀圖更能夠有效地揭示種群水平上的譜系關(guān)系(Genealogical relationship),更清楚地反映與種內(nèi)基因進(jìn)化有關(guān)的特性, 如是否保持祖先的單倍型、是否存在多重后代的單倍型以及種群間的序列差異較低的特性[25]。

2 結(jié)果

2.1 長(zhǎng)吻?線粒體控制區(qū)序列變異、單倍型和單倍型分布

利用引物DL1和DH2從所有長(zhǎng)吻?個(gè)體的總DNA 中均成功擴(kuò)增出790 bp 的線粒體控制區(qū)序列片段。在長(zhǎng)吻?養(yǎng)殖群體所有可比較的790 bp序列中, 66個(gè)個(gè)體共檢測(cè)到27個(gè)變異位點(diǎn)(占全部堿基數(shù)的3.42%)。其中簡(jiǎn)約信息位點(diǎn)18個(gè), 單突變位點(diǎn)8個(gè), 缺失位點(diǎn)1個(gè)。含有4個(gè)轉(zhuǎn)換位點(diǎn)(Ts), 1個(gè)顛換位點(diǎn)(Tv), 平均轉(zhuǎn)顛換比(Ts/Tv)為8.27。在長(zhǎng)吻?野生群體中, 69個(gè)個(gè)體共檢測(cè)到35個(gè)變異位點(diǎn)(占全部堿基數(shù)的4.43%)。其中簡(jiǎn)約信息位點(diǎn)24個(gè), 單突變位點(diǎn)10個(gè), 缺失位點(diǎn)1個(gè)。含有5個(gè)轉(zhuǎn)換位點(diǎn)(Ts), 1個(gè)顛換位點(diǎn)(Tv), 平均轉(zhuǎn)顛換比(Ts/Tv)為9.80。在長(zhǎng)吻?養(yǎng)殖群體和野生群體中, 135個(gè)個(gè)體共檢測(cè)到42個(gè)變異位點(diǎn), 其中簡(jiǎn)約信息位點(diǎn)28個(gè),單突變位點(diǎn)12個(gè), 缺失位點(diǎn)2個(gè)(表1)。長(zhǎng)吻?養(yǎng)殖群體和野生群體的堿基變化不大(表2), 其中堿基G的含量顯著低于其他堿基的含量, A+T含量(60.6%)明顯高于C+G含量(39.4%)。

2.2 單倍型分布及單倍型聚類分析

利用DnaSP 4. 0 軟件計(jì)算各群體的單倍型(表1)。由表1可知, 在長(zhǎng)吻?不同群體中, 135個(gè)體共檢測(cè)出46 個(gè)單倍型, 即H-1 - H-46。其中28個(gè)獨(dú)享單倍型, 占20.74%, 18個(gè)共享單倍型, 單倍型H-8、H-11、H-12、H-14、H-18、H-24、H-37和H-43為野生群體和養(yǎng)殖群體共享。另外, 在長(zhǎng)吻?養(yǎng)殖群體中, 66個(gè)體共檢測(cè)出18 個(gè)單倍型, 在野生群體中69個(gè)體共檢測(cè)出36 個(gè)單倍型(表略)。TCS 1.21軟件生成的統(tǒng)計(jì)簡(jiǎn)約網(wǎng)狀圖顯示出星狀的分布態(tài)勢(shì),沒有將46個(gè)單倍型區(qū)分為對(duì)應(yīng)不同地理區(qū)域或者地理種群的單系群。單倍型H- 14位于星狀圖的中心,其他單倍型則與其依短支相連(圖1)。依據(jù)溯祖理論 (Coalescence theory), 線粒體控制區(qū)單倍型的星狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)表明所研究的種群經(jīng)歷了明顯的種群擴(kuò)張[26], 單倍型H-14由于其分布最廣和享有該單倍型的個(gè)體在所有的種群中所占的比重也明顯的高于其他單倍型, 而且在網(wǎng)狀圖中處于基部位置, 說明單倍型H-14可能是原始的單倍型。

表2 長(zhǎng)吻?序列堿基組成Tab. 2 Nucleotide compositions of mtDNA control region in Leiocassis longirostris

圖 1 基于線粒體控制區(qū)單倍型的統(tǒng)計(jì)簡(jiǎn)約網(wǎng)狀圖Fig. 1 The statistical parsimony network inferred from mtDNA control region haplotypes

2.3 群體遺傳多態(tài)性參數(shù)統(tǒng)計(jì)

利用DnaSP 4. 0 軟件計(jì)算各群體的單倍型多樣性(Hd)、平均核苷酸差異數(shù)(K)、核苷酸多態(tài)性(Pi)。由表3可知, 長(zhǎng)吻?4個(gè)野生群體的單倍型多樣性Hd值均較高, 而從衡量群體遺傳水平的K值和Pi值來(lái)看, 重慶野生群體明顯高于其他群體。長(zhǎng)吻?3個(gè)養(yǎng)殖群體的平均單倍型多樣性和平均核苷酸多樣性相對(duì)較低 (Hd =0.8867±0.0013, Pi =0.0056± 0.0013)。

2.4 群體遺傳分化

群體間的序列差異反映的是生物間親緣關(guān)系的遠(yuǎn)近, 使用MAGA 3. 0 軟件中Tamura-Nei 模型計(jì)算群體內(nèi)及群體間的遺傳距離(表4)。結(jié)果表明, 四川眉山和湖北石首人工養(yǎng)殖群體間的親緣關(guān)系較遠(yuǎn),而安徽淮南養(yǎng)殖群體與湖北石首和四川眉山人工養(yǎng)殖群體間的親緣關(guān)系較近, 長(zhǎng)吻?養(yǎng)殖群體與野生群體存在一定的遺傳距離。分子變異分析(AMOVA)的結(jié)果表明, 長(zhǎng)吻?群體內(nèi)存在較高的遺傳變異(96.42%), 而群體間的遺傳變異較小(3.21%) (表5),分子遺傳變異主要來(lái)自地理區(qū)內(nèi)群體內(nèi)個(gè)體間。7個(gè)群體兩兩比較的遺傳分化指數(shù)(Fst)顯示, 安慶群體和石首群體之間的遺傳分化最大(Fst=0.1125), 而武漢群體和安慶群體之間的遺傳分化最小(Fst= 0.0014), 其中長(zhǎng)吻?養(yǎng)殖群體間的遺傳分化高于野生群體間的遺傳分化。 此外, 群體間的遺傳距離分析與遺傳分化指數(shù)的分析結(jié)果是一致(表4)。Arlequin 3.1 軟件統(tǒng)計(jì)養(yǎng)殖群體與野生群體間的遺傳分化指數(shù)和基因流分別為Fst=0.0358、Nm=13.47。

表3 長(zhǎng)吻?7個(gè)群體遺傳多樣性統(tǒng)計(jì)參數(shù)Tab. 3 Demographic parameters estimated from seven Leiocassis longirostris populations

表4 長(zhǎng)吻?群體間的遺傳分化指數(shù)(左下角)和遺傳距離(右上角)Tab. 4 Fixation Index (F) (below) and genetic distance (above) in three populations of Leiocassis longirostris

表5 長(zhǎng)吻?群體分子變異分析結(jié)果Tab. 5 Analysis of molecular variance (AMOVA) for the Leiocassis longirostris populations

2.5 群體間的親緣關(guān)系及聚類分析

利用MEGA 4. 0構(gòu)建長(zhǎng)吻?線粒體控制區(qū)核苷酸序列的NJ分子系統(tǒng)樹(圖2)。由圖2和表3 可知,各野生群體和養(yǎng)殖群體內(nèi)的個(gè)體均未單獨(dú)成群, 而是互有交叉, 表明各野生群體和養(yǎng)殖群體的遺傳相似性系數(shù)較高, 親緣關(guān)系較近。

圖2 長(zhǎng)吻?各單倍型基于線粒體控制區(qū)序列構(gòu)建的NJ樹Fig. 2 NJ tree based on the control region of 7 populations of Leiocassis longirostris

3 討論

3.1 長(zhǎng)吻?群體的遺傳多樣性

遺傳多樣性的研究是生物多樣性研究的重要內(nèi)容, 只有通過遺傳多樣性的研究才能從本質(zhì)上揭示物種多樣性的起源、變異和進(jìn)化。核苷酸多態(tài)性(Pi)作為一個(gè)衡量群體間遺傳多態(tài)性的重要指標(biāo), 表示各種mtDNA 單倍型在群體中所占的比例。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知, 在長(zhǎng)吻?養(yǎng)殖群體中66個(gè)個(gè)體線粒體控制區(qū)790 bp的序列中, 總核苷酸突變位點(diǎn)為27個(gè),共檢測(cè)出18個(gè)單倍型。長(zhǎng)吻?野生群體中69個(gè)個(gè)體共檢測(cè)到35個(gè)變異位點(diǎn), 36個(gè)單倍型。與長(zhǎng)吻?野生群體相比, 養(yǎng)殖群體的單倍型多樣性和核苷酸多樣性水平均較低(Hd=0.8867±0.0013, Pi=0.0057± 0.0013)。另外, 從3個(gè)養(yǎng)殖群體內(nèi)部的核苷酸位點(diǎn)突變情況來(lái)看, 安徽淮南群體內(nèi)有22個(gè)核苷酸位點(diǎn)的變異, 湖北石首群體共產(chǎn)生12個(gè)變異位點(diǎn), 四川眉山群體有17個(gè)變異位點(diǎn), 分別只占總?cè)后w變異的81.48%、44.44%和62.96%。這表明遺傳變異主要存在于群體內(nèi), 群體間的基因變異較小。安徽淮南群體的基因多樣性水平最高, 石首和眉山河群體較低。Wang, et al.[27]對(duì)取自長(zhǎng)江上游和下游的野生長(zhǎng)吻?進(jìn)行PCR–RFLP分析, 發(fā)現(xiàn)野生長(zhǎng)吻?遺傳多樣性低, 種群數(shù)量下降, 這與已有野生種群的研究相一致[28,29]。而Yang, et al.[30]利用線粒體控制序列和核SSR標(biāo)記研究長(zhǎng)江上游、中游和下游野生長(zhǎng)吻?遺傳變異和種群結(jié)構(gòu), 表明長(zhǎng)江野生長(zhǎng)吻?單倍型多樣性較高, 核苷酸多樣性水平較低(Hd=0.9770± 0.0041, Pi=0.0081±0.0043)。上述研究結(jié)果表明, 長(zhǎng)吻?長(zhǎng)期的人工養(yǎng)殖已使得該群體的遺傳多樣性水平明顯降低, 反映了長(zhǎng)吻?作為我國(guó)鯰形目分布最廣且產(chǎn)量較高的特產(chǎn)淡水名貴經(jīng)濟(jì)魚類特殊的生命進(jìn)化歷程和適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境的能力。造成這一現(xiàn)象的主要原因可能是長(zhǎng)吻?的基礎(chǔ)群體數(shù)量較小、養(yǎng)殖過程的近交及遺傳漂變等。而相對(duì)較高Hd值、低Pi值表明長(zhǎng)吻?這個(gè)群體可能是由一個(gè)較小的有效群體迅速增長(zhǎng), 盡管變異導(dǎo)致單倍型的多態(tài)性的積累, 但核苷酸序列的多樣化還未能積累[31]。高的Hd為通過分子選育等技術(shù)有效防止品種退化提供了前提條件, 并為保持遺傳多樣性水平, 維持雜交選育優(yōu)勢(shì)提供了重要基礎(chǔ)。這也在一定程度上說明定期補(bǔ)充不同地區(qū)不同群體的個(gè)體作為親魚進(jìn)行繁育有利于保持長(zhǎng)吻?人工繁殖群體的遺傳多樣性, 避免近親繁殖和瓶頸效應(yīng)。

3.2 長(zhǎng)吻?群體的遺傳結(jié)構(gòu)分析

長(zhǎng)吻?養(yǎng)殖群體的線粒體D-loop序列分析表明,平均(A+T)含量達(dá)60.6%, 明顯高于(C+G)含量, 該結(jié)果與其他鯰形目魚類線粒體控制區(qū)(A+T)含量特別高的研究結(jié)果相符[18]。群體間的遺傳距離以及種群分化指數(shù)是衡量群體多態(tài)程度的重要指標(biāo), 二者的值越大, 群體多態(tài)性程度越高[32]。根井正利利用遺傳相似指數(shù)IN和遺傳距離D 值對(duì)物種的不同分類單位間的遺傳變異水平作過定量估計(jì),并指出種群間遺傳距離D 值的范圍是0—0.05; 亞種間是0.02—0.2[33]。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明, 3個(gè)養(yǎng)殖群體間的平均遺傳距離為0.005—0.006, 淮南群體與石首群體間的平均遺傳距離最小(0.005), 其他群體間的遺傳距離為0.006。4個(gè)野生群體間的平均遺傳距離為0.006—0.008, 重慶群體與武漢群體間的平均遺傳距離最大(0.008), 這反映長(zhǎng)吻?養(yǎng)殖群體與野生群體之間的遺傳變異程度較小, 群體間的分化程度不大。長(zhǎng)吻?7個(gè)群體兩兩比較的遺傳分化指數(shù)(Fst)顯示, 安慶群體和石首群體之間的遺傳分化最大(Fst=0.1125), 而武漢群體和安慶群體之間的遺傳分化最小(Fst=0.0014), 其中長(zhǎng)吻?養(yǎng)殖群體間的遺傳分化高于野生群體間的遺傳分化, 長(zhǎng)吻?養(yǎng)殖群體與野生群體間的遺傳分化指數(shù)為Fst=0.0358。根據(jù)Wright[34]關(guān)于遺傳分化指數(shù)的大小和分化程度的解釋, Fst值在0—0.05表示低度遺傳分化, Fst值在0.05—0.15表示中度遺傳分化, 由此說明長(zhǎng)吻?養(yǎng)殖群體與野生群體間的親緣關(guān)系較近, 長(zhǎng)吻?養(yǎng)殖群體的遺傳分化程度較低。Wright[35]認(rèn)為群體間基因流大于1, 則能發(fā)揮均質(zhì)化作用, 即能有效抑制由遺傳漂變而引起的遺傳分化反之, 如果群體間基因流小于1, 則不能有效抑制由遺傳漂變而引起的遺傳分化, 表明基因流成了遺傳分化的主要原因。本研究表明, 長(zhǎng)吻?養(yǎng)殖群體與野生群體之間的Nm值達(dá)到13.47, 遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于1, 可見其養(yǎng)殖群體與野生群體之間的基因交流比較充分, 從而抑制了由遺傳漂變導(dǎo)致的群體間遺傳分化。目前養(yǎng)殖的長(zhǎng)吻?來(lái)源于野生的種群, 經(jīng)過20多年的人工養(yǎng)殖和培育,已成為國(guó)內(nèi)重要的淡水養(yǎng)殖魚類。在人工繁育過程中, 由于親本數(shù)量的限制和遺傳漂變, 導(dǎo)致一些多態(tài)和稀有位點(diǎn)的丟失, 隱性純合位點(diǎn)數(shù)增加, 使人工繁殖群體遺傳多樣性降低[36]。造成這種原因一方面可能是人工養(yǎng)殖長(zhǎng)吻?時(shí), 為得到其高質(zhì)量和高產(chǎn)量, 人們經(jīng)常篩選某一特定基因型的個(gè)體, 從而使某些基因從該基因庫(kù)中流失。此外, 近親交配也使得人工繁殖的長(zhǎng)吻?遺傳多樣性下降。魚類遺傳多樣性是改良魚類品種和提高魚類品質(zhì)的物質(zhì)基礎(chǔ), 遺傳多樣性的降低或被破壞會(huì)給漁業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)?yè)p失[37]。因此長(zhǎng)期的人工養(yǎng)殖已經(jīng)對(duì)長(zhǎng)吻?的遺傳結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了較大影響, 有必要從野生種群引種, 進(jìn)一步豐富長(zhǎng)吻?人工養(yǎng)殖群體的種質(zhì)資源和遺傳多樣性。

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ANALYSIS ON SEQUENCE POLYMORPHISM OF THE MITOCHONDRIAL DNA CONTROL REGION AND POPULATION GENETIC DIVERSITY OF THE CULTIVATED AND NATURAL CHINESE LONGSNOUT CATFISH (LEIOCASSIS LONGIROSTRIS)

XIAO Ming-Song, CUI Feng, KANG Jian and MA Yu-Han
(College of Life Science Anhui Science and Technology University, Fengyang 233100, China)

The Chinese longsnout catfish is a semi-migratory fish which is commercially valuable in China. Due to overfishing, environmental pollution, and other human disturbances, the populations of this species have declined rapidly and disappeared in many river systems in the past decades. Currently, the Chinese longsnout catfish mainly inhabits the main streams of the Yangtze River and rarely found in lakes. At present, the Chinese longsnout catfish achieved appropriate scale farming in Sichuan, Guangdong and other places. However, seldom study was reported about analysis of population genetic structure using molecular markers. To protect and exploit this rare species effectively, investigations on population structures, resources and artificial reproduction have been conducted. In this study, the mitochondrial DNA control region were used to analyze genetic diversity and structure of 7 cultivated and natural populations of Chinese longsnout catfish collected from Meishan, Shishou, Huainan, Chongqing, Wuhan, Anqing and Nanjing named Meishan population, Shishou population, Huainan population, Chongqing population, Wuhan population, Anqing population and Nanjing population separately. The results showed the length of this region (D-loop) contained 790 bp nucleotides and the T, C, A and G contents were 31.5%, 25.3%, 29.1% and 14.1% respectively. Twenty-seven nucleotide sites and 18 haplotypes were found in 3 cultivated populations of Chinese longsnout catfish. Thirty-five nucleotide sites and 36 haplotypes were found in 4 natural populations of Chinese longsnout catfish. The average haplotype diversity and nucleotide diversity of cultivated populations of Chinese longsnout catfish were relatively low (Hd =0.8867±0.0013, Pi =0.0056±0.0013). The level of genetic differentiation was relatively low (0.0014—0.1125). Molecular phylogenetic tree and statistical parsimony network constructed by NJ method and statistical parsimony principles showed individuals from the same stock did not cluster together, and individuals from three different stocks nested with each other. These results suggested gene flow was sufficient between breeding populations and wild populations. They had no obviously genetic differentiation between breeding populations and wild populations. The genetic diversity of the cultivated populations of Chinese longsnout catfish was low.

Leiocassis longirostris; mtDNA; Control region; Sequencing

Q346

A

1000-3207(2013)01-0090-10

10.7541/2013.90

2012-02-09;

2012-09-05

安徽省教育廳重點(diǎn)科研項(xiàng)目(KJ2011Z069); 安徽科技學(xué)院穩(wěn)定人才項(xiàng)目(ZRC2011257); 安徽科技學(xué)院預(yù)研項(xiàng)目(ZRC 2012312)資助

肖明松(1973—), 男, 安徽定遠(yuǎn)人; 副教授, 博士; 主要從事漁業(yè)生態(tài)和分子進(jìn)化研究。E-mail: xiaomingsong2004@126. com