傅建軍 王榮泉 沈玉幫 宣云峰 徐曉雁 劉承初 李家樂

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我國(guó)草魚野生群體D-Loop序列遺傳變異分析

傅建軍1, 2王榮泉3沈玉幫1宣云峰3徐曉雁1劉承初2李家樂1

(1. 上海海洋大學(xué)省部共建水產(chǎn)種質(zhì)資源發(fā)掘與利用教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 上海 201306; 2. 上海海洋大學(xué)食品科學(xué)與工程博士后流動(dòng)站, 上海 201306; 3. 蘇州市吳江水產(chǎn)養(yǎng)殖有限公司, 農(nóng)業(yè)部大宗淡水魚類繁育與健康養(yǎng)殖技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 蘇州 215221)

利用線粒體DNA的D-Loop區(qū)序列, 對(duì)來自長(zhǎng)江水系(邗江、吳江、九江、石首、木洞和萬(wàn)州)、珠江水系(肇慶)和黑龍江水系(嫩江)的8個(gè)草魚野生群體開展了遺傳變異分析。在424尾魚中檢測(cè)到34個(gè)變異位點(diǎn), 34個(gè)單倍型, 單倍型多樣性介于0.474—0.708。群體間Kimura雙參數(shù)遺傳距離介于0.0020—0.0049。長(zhǎng)江下游3個(gè)群體間遺傳距離最近, 遺傳分化不顯著(>0.05); 肇慶群體與長(zhǎng)江上游3個(gè)群體遺傳距離較近, 與九江群體遺傳分化不顯著(>0.05); 嫩江群體與長(zhǎng)江上游2個(gè)群體遺傳距離較近, 與萬(wàn)州群體遺傳分化不顯著(>0.05)。遺傳距離與地理距離存在極顯著正相關(guān)(=0.61,<0.01)。分子方差分析顯示, 不同流域間遺傳變異占總變異26.24%, 差異極顯著(<0.01)。34個(gè)單倍型分為2個(gè)分支, 分化極顯著(ST=0.644,<0.01), 推測(cè)分化時(shí)間為第四紀(jì)更新世紀(jì)晚期。

草魚; 野生群體; D-Loop序列; 遺傳變異

草魚()為我國(guó)土著魚類, 自然分布于長(zhǎng)江、珠江及黑龍江水系等流域中[1]。草魚在我國(guó)具有悠久的養(yǎng)殖歷史, 其養(yǎng)殖產(chǎn)量在淡水魚類中位居世界第一[2]。近幾十年來, 由于受環(huán)境破壞及不當(dāng)利用等原因[3], 草魚野生資源銳減并存在種質(zhì)退化風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)前, 開展良種培育是減少對(duì)草魚野生資源過度開發(fā)和破壞, 并實(shí)現(xiàn)草魚資源可持續(xù)利用的有效途徑。

分子標(biāo)記作為魚類種質(zhì)資源研究的有效手段[4], 可為制定合理的育種方案提供數(shù)據(jù)參考。其中, 線粒體DNA(mtDNA)變異可用于魚類親緣關(guān)系[5]、種屬分類[6]、遺傳分化[7]和遺傳多樣性[8]等研究。mtDNA標(biāo)記被廣泛用于草魚群體遺傳研究中。李思發(fā)等[9]和張四明等[10]用mtDNA限制性片段長(zhǎng)度多態(tài)性(RFLP)方法分別對(duì)長(zhǎng)江中下游和中游水系草魚群體開展了遺傳變異研究; Zhao等[11]基于3個(gè)線粒體編碼基因(ND5、ND6和Cyt)和控制區(qū)(D-Loop)序列對(duì)長(zhǎng)江流域草魚群體進(jìn)行了遺傳結(jié)構(gòu)及演化進(jìn)行了分析; 宋曉等[12]通過線粒體D-Loop區(qū)和Ⅱ基因序列對(duì)我國(guó)土著群體和國(guó)外移居群體進(jìn)行了遺傳變異分析; 李樹華等[13]基于線粒體D-Loop和Cyt基因序列對(duì)長(zhǎng)江中游草魚親本增殖放流的遺傳效果進(jìn)行了評(píng)估。此外, 諸如RAPD[14]、TRAP[15]、ISSR[16]和SSR[17—19]等其他分子標(biāo)記被廣泛用于草魚群體遺傳研究。然而, 眾多研究在樣本采集、研究方法及側(cè)重點(diǎn)等方面存在差異, 因此具有進(jìn)一步開展草魚群體遺傳結(jié)構(gòu)研究的必要。

本研究對(duì)長(zhǎng)江、珠江和黑龍江水系的8個(gè)草魚野生群體的mtDNA D-Loop序列進(jìn)行PCR擴(kuò)增和測(cè)序, 開展了群體間遺傳變異和系統(tǒng)分化等研究, 旨在補(bǔ)充完善我國(guó)草魚野生群體的種質(zhì)資源研究, 為后期遺傳育種提供數(shù)據(jù)參考。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料與DNA提取

草魚8個(gè)野生群體收集于長(zhǎng)江、珠江及黑龍江水系(表1), 在前期研究[19]的基礎(chǔ)上補(bǔ)充了一些個(gè)體(2013年5月)。實(shí)驗(yàn)樣本為剪取的鰭條組織, 以無水乙醇固定?；蚪MDNA采用苯酚/氯仿法提取, 通過1% 瓊脂糖膠檢測(cè)其完整性, 經(jīng)NanoDrop分光光度儀檢測(cè)其純度及濃度。DNA樣品被稀釋成20 ng/μL的終濃度, 保存于–20℃?zhèn)溆谩?/p>

表1 草魚樣本采集信息

1.2 PCR擴(kuò)增與測(cè)序

根據(jù)草魚mtDNA全序列[20](GenBank序列號(hào): NC_010288)設(shè)計(jì)D-Loop區(qū)的引物, 引物由上海生工生物工程有限公司合成。上游引物和下游引物序列分別為: DLF: 5￠-CCTAGCGCCCAGAAAAGGGAGAT T-3￠; DLR: 5￠-GCGGGGGATTGAGGGCATACTC-3￠。

PCR擴(kuò)增體系為50 μL, 包括10× PCR Buffer 5 μL、MgCl2(25 mmol/L)、3 μL、dNTPs (2.5 mmol/L) 4 μL、DNA聚合酶(2.5 U/μL) 1 μL、上游及下游引物(10 mmol/L)各1 μL、基因組DNA (20 ng/μL) 2 μL, 補(bǔ)充無菌水33 μL。所需試劑購(gòu)自天根生化科技(北京)有限公司。PCR擴(kuò)增程序?yàn)? 94℃預(yù)變性3min; 94℃變性30s, 50℃復(fù)性30s, 72℃延伸2min, 擴(kuò)增35個(gè)循環(huán); 72℃延伸10min; 4℃保存。擴(kuò)增反應(yīng)在Eppendorf梯度PCR儀上完成。反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)1%瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè), 由上海邁浦生物科技有限公司通過ABI3730XL測(cè)序儀進(jìn)行雙向測(cè)序。

1.3 序列整理與數(shù)據(jù)分析

使用BioEdit 7.0軟件[21]進(jìn)行序列編輯, 并用Clustal X 1.81軟件[22]進(jìn)行同源比對(duì)和長(zhǎng)度確定。采用DnaSP 5.0軟件[23]統(tǒng)計(jì)多態(tài)性位點(diǎn)數(shù)()、單倍型個(gè)數(shù)()、單倍型多樣性(d)、核苷酸多樣性()、平均核苷酸差異數(shù)()和Tajima’s值等遺傳多樣性參數(shù)。

利用Arlequin 3.5軟件[24]進(jìn)行核苷酸組成統(tǒng)計(jì)、分子方差分析(AMOVA)和遺傳分化指數(shù)(-statistics,ST)計(jì)算。利用MEGA 5.1軟件[25]計(jì)算群體間的Kimura雙參數(shù)模型(Kimura 2 Parameter, K2P)遺傳距離, 并構(gòu)建鄰接(Neighbor-Joining, NJ)進(jìn)化樹。根據(jù)各采樣點(diǎn)間的地理距離[26], 利用SPSS 16.0軟件[27]分析與遺傳距離間的相關(guān)性。

利用MEGA 5.1軟件對(duì)單倍型構(gòu)建最大簡(jiǎn)約(Maximum Parsimony, MP)進(jìn)化樹, 并計(jì)算單倍型分支間的K2P遺傳距離, 利用Network 4.6軟件[28]構(gòu)建單倍型的簡(jiǎn)約中介(Reduced-Median, MJ)網(wǎng)絡(luò)圖, 并推算單倍型分化時(shí)間。

2 結(jié)果

2.1 草魚D-Loop序列的變異位點(diǎn)與單倍型分布

共測(cè)序獲得424尾草魚的D-Loop區(qū)(898 bp)序列。核苷酸組成顯示A+T含量(66.71%)明顯高于G+C含量(33.29%)。在D-Loop區(qū)共發(fā)現(xiàn)34個(gè)變異位點(diǎn)。共檢測(cè)到34個(gè)單倍型, 其中Hap1、Hap6、Hap20和Hap21為優(yōu)勢(shì)單倍型, 分別占個(gè)體數(shù)的32.31%、10.14%、28.54%和13.21%; 20個(gè)單倍型為除肇慶群體外的各群體所特有(表2)。

表2 草魚群體中的單倍型分布情況

2.2 草魚野生群體遺傳多樣性與群體間遺傳距離

我國(guó)草魚野生群體整體單倍型多樣性為0.787(表3)。各群體的單倍型多樣性介于0.474— 0.708, 核苷酸多樣性介于0.0018—0.0037。其中, 吳江群體的遺傳多樣性水平最低(d= 0.474,=0.0018), 肇慶群體的單倍型多樣性最高(d=0.708), 嫩江群體的核苷酸多樣性最高(=0.0037)。群體中性檢驗(yàn)顯示, 邗江、吳江、九江和石首群體的Tajima’s值為負(fù)值; 其余群體為正值, 其中肇慶群體顯著偏離中性(<0.05)。

表3 草魚群體D-Loop區(qū)序列遺傳多樣性參數(shù)

注:* 表示達(dá)到顯著性水平(<0.05)

Note:* means of statistical significant (<0.05)

表4 草魚群體間的K2P遺傳距離(左下角)和遺傳分化指數(shù)FST(右上角)

注: * 表示遺傳分化顯著(<0.05); **表示遺傳分化極顯著(<0.01)

Note: * and ** means of significant and extreme significant of genetic differentiation, respectively

我國(guó)草魚野生群體間K2P遺傳距離介于0.0020— 0.0049, 如表4(左下角), 其中邗江與吳江群體間遺傳距離最近, 嫩江與邗江群體的遺傳距離最遠(yuǎn)。遺傳距離與地理距離具極顯著正相關(guān)(=0.61,<0.01, 圖1)?；谌后w間K2P遺傳距離構(gòu)建NJ樹顯示, 8個(gè)群體聚為2支(圖2)。其中一支由長(zhǎng)江下游的邗江群體(HJ)、吳江群體(WJ)和九江群體(JJ)首先聚類, 再與肇慶群體(ZQ)聚類; 另一支由石首群體(SS)先與長(zhǎng)江上游的木洞群體(MD)和萬(wàn)州群體(WZ)聚類, 然后與嫩江群體(NJ)聚類; 最后, 以上2個(gè)分支聚到一起。

2.3 草魚野生群體間遺傳分化

我國(guó)草魚野生群體間的遺傳分化指數(shù)如表4(右上角)所示。其中長(zhǎng)江下游3個(gè)群體(HJ、WJ和JJ)之間及其他4對(duì)群體間(JJ與ZQ、SS與MD、MD與WZ、及WZ與NJ)遺傳分化不顯著(>0.05); 其余群體間遺傳分化均達(dá)顯著水平(<0.05)或極顯著水平(<0.05)。

基于遺傳分化分析的結(jié)果, 將8個(gè)群體分成5組, 長(zhǎng)江水系分成上游(MD和WZ)、中游(SS)和下游(HJ、WJ和JJ)流域, 及珠江流域(ZQ)和黑龍江流域(NJ), 進(jìn)行分子方差分析(AMOVA), 結(jié)果如表5所示, 不同流域間的方差組分占26.24%, 遺傳分化指數(shù)ST為0.262, 達(dá)極顯著水平(<0.01), 說明不同水系間及長(zhǎng)江水系不同江段間存在顯著遺傳分化。

表5 草魚群體D-Loop序列變異的分子方差分析(AMOVA)

注: **表示差異極顯著(<0.01)

Note: ** means of statistical extreme significant

2.4 草魚單倍型的發(fā)生關(guān)系

基于草魚單倍型構(gòu)建MP進(jìn)化樹(圖3), 34個(gè)單倍型被分為2個(gè)主分支(LGA和LGB)。其中LGA包含26個(gè)單倍型, 有308尾魚, 為優(yōu)勢(shì)分支; LGB包含8個(gè)單倍型, 有116尾魚。分支間平均K2P遺傳距離為0.0087, 分化水平極顯著(ST=0.644,<0.01)。

利用單倍型構(gòu)建的MJ網(wǎng)絡(luò)圖與MP進(jìn)化樹相吻合(圖4)。2個(gè)分支各有2個(gè)優(yōu)勢(shì)單倍型, 并具有一定的地域性; 其中2個(gè)為長(zhǎng)江中下游4個(gè)群體和肇慶群體所有, 另外2個(gè)為長(zhǎng)江中上游3個(gè)群體和嫩江群體所有。估算4個(gè)優(yōu)勢(shì)單倍型間的分化時(shí)鐘, 不同分支的優(yōu)勢(shì)單倍型間分化時(shí)間介于距今51077—28924年前, 分支內(nèi)優(yōu)勢(shì)單倍型間分化時(shí)間介于距今11414—9464年前, 依此推測(cè)2個(gè)單倍型分支的分化大約發(fā)生在第四紀(jì)更新世晚期。

3 討論

3.1 草魚D-Loop區(qū)的變異特征

本研究對(duì)草魚D-Loop區(qū)序列分析表明, A+T含量達(dá)到66.71%, 明顯高于G+C含量, 這與Zhao等[11]在草魚中研究發(fā)現(xiàn)66.8%的A+T含量相符合。研究發(fā)現(xiàn)草魚D-Loop區(qū)34個(gè)變異位點(diǎn), 34個(gè)單倍型, 高于Zhao等[11]利用4個(gè)mtDNA序列的研究結(jié)果, 而與宋曉等[12]的研究結(jié)果相似。分析造成本研究中草魚D-Loop區(qū)多態(tài)性較高的原因, 與所用群體數(shù)及樣本數(shù)較多有關(guān)。對(duì)比Zhao等[11]的研究, 其樣本數(shù)盡管不多, 但其單倍型多樣性水平與本文差異不大, 分析采用更多序列片段易于檢測(cè)到較多突變位點(diǎn)和單倍型。因此, 在樣本數(shù)充足的情況下, 可只用D-Loop區(qū)等序列開展遺傳變異分析, 以降低實(shí)驗(yàn)成本; 而當(dāng)樣本量不太充足時(shí), 建議增加mtDNA序列片段來開展群體遺傳研究。

3.2 我國(guó)草魚野生群體遺傳多樣性

在本研究中我國(guó)草魚野生群體, 呈現(xiàn)較高的單倍型多樣性, 說明我國(guó)草魚野生資源具有較高遺傳多樣性。各群體的單倍型多樣性水平與Zhao等[11]和李樹華等[13]對(duì)長(zhǎng)江水系的草魚群體及宋曉等[12]對(duì)中國(guó)土著群體的研究結(jié)果相類似, 明顯高于宋曉等[12]研究中日本群體(Tong)和美國(guó)群體(MSB)的單倍型多樣性, 這與旅居群體的原始親本較少有關(guān)。比較基于線粒體多態(tài)性的草魚群體遺傳研究, 發(fā)現(xiàn)結(jié)果不盡相同; 李思發(fā)等[9]和張四明等[10]利用基于片段長(zhǎng)度多態(tài)性的RFLP技術(shù)檢測(cè)到的單倍型數(shù)目明顯少于Zhao等[11]和宋曉等[12]利用基于序列突變位點(diǎn)而確定的單倍型數(shù), 可能與檢測(cè)技術(shù)和研究群體等的差異有關(guān)。

本次研究表明吳江群體單倍型多樣性最低, 推測(cè)可能與太湖流域悠久的圩田開發(fā)歷史[29]有關(guān), 原有水生資源的不斷破壞, 導(dǎo)致遺傳多樣性降低, 可能也是廖小林等[30]認(rèn)為草魚群體存在“隱蔽瓶頸效應(yīng)”現(xiàn)象[31]的原因。長(zhǎng)江水系中上游群體的遺傳多樣性水平較低, 推測(cè)與其特殊的水文條件和水利設(shè)施有關(guān)[32]。長(zhǎng)江流域部分野生群體呈現(xiàn)相對(duì)較低的單倍型多樣性水平, 可能還受各江段原種場(chǎng)運(yùn)營(yíng)管理模式及常年增殖放流等因素影響; 盡管李樹華等[13]在相關(guān)研究中未發(fā)現(xiàn)放流模式對(duì)野生群體的遺傳多樣性和遺傳結(jié)構(gòu)產(chǎn)生明顯的影響, 但是近年來長(zhǎng)江流域的增殖放流對(duì)草魚野生種質(zhì)資源的影響應(yīng)該受到重視。在研究中肇慶群體的單倍型多樣性最高, 與宋曉等[12]研究發(fā)現(xiàn)中國(guó)土著群體中珠江群體單倍型多樣性最高相符, 與我們前期研究中發(fā)現(xiàn)肇慶群體等位基因數(shù)最多相吻合[19], 這可能與珠江流域溫暖適宜的水域環(huán)境有關(guān)。長(zhǎng)江下游2個(gè)群體(HJ和JJ)分布于長(zhǎng)江干流, 擁有廣闊的水域環(huán)境及適宜的水文條件, 可能導(dǎo)致其單倍型多樣性略高于嫩江群體和長(zhǎng)江上游群體, 與宋曉等[12]的部分研究結(jié)果相似。

3.3 我國(guó)草魚系統(tǒng)演化和群體間遺傳分化

本研究4個(gè)優(yōu)勢(shì)單倍型在石首群體中均有分布, 可為草魚起源于第三紀(jì)后期的上新世的長(zhǎng)江中游[1]提供分子證據(jù), 而長(zhǎng)江于早更新世晚期才從三峽東西貫通[33], 草魚從而由中游擴(kuò)散分布于整個(gè)長(zhǎng)江水系。4個(gè)優(yōu)勢(shì)單倍型分為2支并具一定地域性分布, 推測(cè)是在地貌變化和種群演化兩方面因素影響下形成。2個(gè)分支的分化時(shí)間推算發(fā)生于第四紀(jì)更新世晚期, 可能是冰期和間冰期交替導(dǎo)致地理隔離與融合造成[34]單倍型分化。2個(gè)分支內(nèi)表現(xiàn)地域性差異, 其分化時(shí)間與中國(guó)主要水系形成時(shí)期(1.2—1.0百萬(wàn)年前)[33]相吻合, 這可能是物種在擴(kuò)散中的選擇和保留; 其中一個(gè)分支由長(zhǎng)江中游經(jīng)長(zhǎng)江下游往珠江水系方向演化, 而另一個(gè)分支則由長(zhǎng)江中游向長(zhǎng)江上游和經(jīng)過江河平原向古嫩遼河擴(kuò)散演化, 這符合對(duì)珠江水系和黑龍江水系草魚種群的起源推測(cè)[1]。

長(zhǎng)江、珠江和黑龍江水系的草魚在經(jīng)歷長(zhǎng)期的演化過程后發(fā)生了顯著遺傳分化。在長(zhǎng)江水系內(nèi)部, 下游3個(gè)群體間遺傳距離最近, 遺傳分化不顯著, 與李思發(fā)等[9]、張四明等[10]及Zhao等[11]的研究結(jié)果相符合; 中游的石首群體與下游和上游2個(gè)群體遺傳距離接近, 大部分群體間存在顯著遺傳分化, 與Zhao等[11]研究發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)江水系不同江段無顯著遺傳分化不盡相同, 群體間遺傳距離與地理距離呈正相關(guān), 與我們基于微衛(wèi)星標(biāo)記的研究結(jié)果相符[19]。肇慶群體與長(zhǎng)江下游3個(gè)群體間的遺傳距離較近, 與除九江群體外的其他群體呈極顯著的遺傳分化。一方面支持珠江水系草魚起源于長(zhǎng)江中下游草魚種群擴(kuò)散的說法[1], 也可能與靈渠溝通湘江(長(zhǎng)江支流, 有草魚產(chǎn)卵場(chǎng)分布[9])和漓江(珠江支流)有關(guān); 另一方面說明珠江水系草魚種群在長(zhǎng)期的適應(yīng)過程中累積了特異的遺傳資源。相對(duì)其他群體, 嫩江群體與長(zhǎng)江上游2個(gè)群體的遺傳距離最近, 在優(yōu)勢(shì)單倍型上也具有明顯的共享現(xiàn)象; 根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)[35, 36], 兩者的地貌及河流坡降等方面具有相似之處, 而Zhang等[37]發(fā)現(xiàn)水文情勢(shì)與草魚的繁殖行為密切相關(guān), 是否相近的環(huán)境導(dǎo)致群體間的遺傳相似還有待進(jìn)一步研究。

木洞、萬(wàn)州、肇慶及嫩江4個(gè)群體呈現(xiàn)相對(duì)較高的核苷酸多樣性及平均核苷酸差異數(shù), 這可能是在種群進(jìn)化中平衡選擇[38]的結(jié)果, 通過保留更多遺傳多樣性, 維持種群較高的適合度。以上4個(gè)群體的中性檢驗(yàn)[39]顯示可能經(jīng)歷不同程度遺傳瓶頸效應(yīng), 與我們利用微衛(wèi)星的研究結(jié)果相符[19], 推測(cè)在草魚種群演化過程中, 地貌變化促進(jìn)草魚物種擴(kuò)散并造成單倍型分化的同時(shí), 氣溫變化、環(huán)境惡劣也抑制了草魚種群過度繁衍。

[1] Shen Y B, Zhang J B, Li J L. Advances in studies on genetic resources of grass carp [J]., 2011, 27(7): 369—373 [沈玉幫, 張俊彬, 李家樂. 草魚種質(zhì)資源研究進(jìn)展. 中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào), 2011, 27(7): 369—373]

[2] FAO. The State of World Fisheries and Aquaculture 2012 [M]. Rome, 2012, 209

[3] Liu S P, Duan X B, Chen D Q,. Studies on status of fishery resources in the middle reach of the Yangtze River [J]., 2005, 29(6): 708—711 [劉紹平, 段辛斌, 陳大慶, 等. 長(zhǎng)江中游漁業(yè)資源現(xiàn)狀研究. 水生生物學(xué)報(bào), 2005, 29(6): 708—711]

[4] Liu Z J, Cordes J F. DNA marker technologies and their applications in aquaculture genetics [J]., 2004, 238(1—4): 1—37

[5] Lu X, Wang H, Liu B,. An effective method for parentage determination of the clam () based on SSR and COI markers [J]., 2011, 318(1—2): 223—228

[6] Mishina T, Takada M, Takeshima H,. Molecular identification of species and ploidy offishes in Lake Biwa, using mtDNA and microsatellite multiplex PCRs [J]., 2014, 61(2): 169—175

[7] Mabuchi K, Miya M, Senou H,. Complete mitochondrial DNA sequence of the Lake Biwa wild strain of common carp (L.): further evidence for an ancient origin [J]., 2006, 257(1—4): 67—77

[8] Hu J, Hou X Y, Yin S W,. Genetic diversity and divergence ofof different geographic populations of the south China sea revealed byⅠ and Cytgene analyses [J]., 2014, 38(6): 1008—1016 [胡靜, 侯新遠(yuǎn), 尹紹武, 等. 基于mtDNAⅠ和Cyt基因序列對(duì)南中國(guó)海不同海域波紋唇魚群體遺傳多樣性的研究. 水生生物學(xué)報(bào), 2014, 38(6): 1008—1016]

[9] Li S F, Lü G Q, Bernatchez L. Diversity of mitochondrial DNA in the populations of silver carp, bighead carp, grass carp and black carp in the middle- and lower reaches of the Yangtze River [J]., 1998, 44(1): 82—93 [李思發(fā), 呂國(guó)慶, 貝納切茲 L. 長(zhǎng)江中下游鰱鳙草青四大家魚線粒體DNA多樣性分析. 動(dòng)物學(xué)報(bào), 1998, 44(1): 82—93]

[10] Zhang S M, Wang D Q, Deng H,. Mitochondrial DNA variations of silver carp and grass carp in populations of the middle reaches of the Yangtze River revealed by using RFLP-PCR [J]., 2002, 26(2): 142—147 [張四明, 汪登強(qiáng), 鄧懷, 等. 長(zhǎng)江中游水系鰱和草魚群體mtDNA遺傳變異的研究. 水生生物學(xué)報(bào), 2002, 26(2): 142—147]

[11] Zhao J, Cao Y, Li S,. Population genetic structure and evolutionary history of grass carpin the Yangtze River, China [J]., 2011, 90(1): 85—93

[12] Song X, Li S F, Wang C H,. Grass carp () genetic structure analysis among native populations in China and introduced populations in USA, Europe and Japan based on mitochondrial sequence [J]., 2009, 33(4): 709—716 [宋曉, 李思發(fā), 王成輝, 等. 草魚中國(guó)土著群體與歐美日移居群體遺傳差異的線粒體序列分析. 水生生物學(xué)報(bào), 2009, 33(4): 709—716]

[13] Li S H, Chen D Q, Duan X B,. Genetic effects of released matureon natural populations based on the mitochondrial DNA markers in the middle reaches of the Yangtze River [J]., 2014, 44(3): 45—50 [李樹華, 陳大慶, 段辛斌, 等. 基于線粒體DNA標(biāo)記的長(zhǎng)江中游草魚親本增殖放流的遺傳效果評(píng)估. 淡水漁業(yè), 2014, 44(3): 45—50]

[14] Xue G, Liu J, Liu J. RAPD analysis of grass carp population in three-river waters [J]., 1998, 5(1): 1—5 [薛國(guó)雄, 劉棘, 劉潔. 三江水系草魚種群RAPD分析. 中國(guó)水產(chǎn)科學(xué), 1998, 5(1): 1—5]

[15] Zhang Z, Cao Z, Zhou J,. Genetic structure analyses of different populations of grass carp () using the TRAP technique [J]., 2007, 4(1): 27—32

[16] Chen Q, Wang C, Lu G,. Analysis of genetic variation in grass carp () from native and colonized regions using ISSR markers [J]., 2009, 37(5): 549—555

[17] Liu F, Xia J, Bai Z,. High genetic diversity and substantial population differentiation in grass carp () revealed by microsatellite analysis [J]., 2009, 297(1—4): 51—56

[18] Chen Q, Wang C, Lu G,. Microsatellite genetic diversity and differentiation of native and introduced grass carp populations in three continents [J]., 2012, 140(4—6): 115—123

[19] Fu J J, Li J L, Shen Y B,. Genetic variation analysis of wild populations of grass carp () using microsatellite markers [J]., 2013, 35(2): 192—201 [傅建軍, 李家樂, 沈玉幫, 等. 草魚野生群體遺傳變異的微衛(wèi)星分析. 遺傳, 2013, 35(2): 192—201]

[20] Wang C, Chen Q, Lu G,. Complete mitochondrial genome of the grass carp (Teleostei): insight into its phylogenic position within Cyprinidae [J]., 2008, 424(1—2): 96—101

[21] Hall T A. BioEdit: a user-friendly biological sequence alignment editor and analysis program for windows 95/98/ NT [J]., 1998, 41: 95—98

[22] Thompson J D, Gibson T J, Plewniak F,. The Clustal X windows interface: flexible strategies for multiple sequence alignment aided by quality analysis tools [J]., 1997, 25(24): 4876—4882

[23] Rozas J, Sá nchez-DelBarrio J C, Messenguer X,. DnaSP, DNA polymorphism analyses by the coalescent and other methods [J]., 2003, 19(18): 2496—2497

[24] Excoffier L, Lischer H E. Arlequin suite ver3.5: a new series of programs to perform population genetics analyses under Linux and Windows [J]., 2010, 10(3): 564—567

[25] Tamura K, Peterson D, Peterson N,. MEGA5: molecular evolutionary genetics analysis using maximum likelihood, evolutionary distance, and maximum parsimony methods [J]., 2011, 28(10): 2731—2739

[26] Karney C F F. Algorithms for geodesics [J]., 2013, 87(1): 43—55

[27] Cleophas T J, Zwinderman A H. SPSS for Starters [M]. Springer, Dordrecht New York Heidelberg London. 2009, 15—19

[28] Network 4.6.1.1. User Guide. www.fluxs-engineering.com

[29] Zhuang H F. Cultivation of diked paddy-fields in ancient south-east China and their effects on ecological environment [J]., 2005, 20(3): 87—94 [莊華峰. 古代江南地區(qū)圩田開發(fā)極其對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響. 中國(guó)歷史地理論叢, 2005, 20(3): 87—94]

[30] Liao X L, Yu X M, Tan D Q,. Microsatellite DNA analysis of genetic diversity of grass carp in Yangtze River system [J]., 2005, 29(2): 113—119 [廖小林, 俞小牧, 譚德清, 等. 長(zhǎng)江水系草魚遺傳多樣性的微衛(wèi)星DNA分析. 水生生物學(xué)報(bào), 2005, 29(2): 113—119]

[31] Luikart G, Sherwin W B, Steele B M,. Usefulness of molecular markers for detecting population bottlenecks via monitoring genetic change [J]., 1998, 7(8): 963—974

[32] Wang S Y, Liao W G, Chen D Q,. Analysis of eco-hydrological characteristics of the four Chinese farmed carps’ spawning grounds in the middle reach of the Yangtze River [J]., 2008, 17(6): 892—897 [王尚玉, 廖文根, 陳大慶, 等. 長(zhǎng)江中游四大家魚產(chǎn)卵場(chǎng)的生態(tài)水文特性分析. 長(zhǎng)江流域資源與環(huán)境, 2008, 17(6): 892—897]

[33] Li C A, Zhang Y F. Geoscientific factors analyses on the through cutting of main drainages and the formation of flood damage in China [J]., 1997, 16(59): 61—65 [李長(zhǎng)安, 張玉芬. 中國(guó)主要水系貫通和洪災(zāi)形成的地學(xué)因素分析. 大自然探索, 1997, 16(59): 61—65]

[34] Shi Y. Characteristics of late Quaternary monsoonal glaciation on the Tibetan Plateau and in East Asia [J]., 2002, (97—98): 79—91

[35] Xu D X, Zhang G X, Yin X R. Runoff variation and its impacting factor in Nenjiang River during 1956—2006 [J]., 2009, 20(3): 416—421 [徐東霞, 章光新, 尹雄銳. 近50年嫩江流域徑流變化及影響因素分析. 水科學(xué)進(jìn)展, 2009, 20(3): 416—421]

[36] Huang S. Upper Yangtze River annual runoff analysis and its forecast [D]. Thesis for Doctor of Science. Sichuan University, Chengdu. 2006 [黃勝. 長(zhǎng)江上游干流區(qū)徑流變化規(guī)律及預(yù)測(cè)研究. 博士學(xué)位論文, 四川大學(xué), 成都. 2006]

[37] Zhang G, Chang J, Shu G. Applications of factor-criteria system reconstruction analysis in the reproduction research on grass carp, black carp, silver carp and bighead in the Yangtze River [J]., 2000, 29(3): 419—428

[38] Biswas S, Akey J M. Genomic insights into positive selection [J]., 2006, 22(8): 437—446

[39] Tajima F. Statistical method for testing the neutral mutation hypothesis by DNA polymorphism [J]., 1989, 123(3): 585—595

GENETIC VARIATION ANALYSIS BASED ON D-LOOP SEQUENCES OF WILD POPULATIONS OF GRASS CARP () IN CHINA

FU Jian-Jun1, 2, WANG Rong-Quan3, Shen Yu-Bang1, XUAN Yun-Feng3, XU Xiao-Yan1, LIU Cheng-Chu2and LI Jia-Le1

(1. Key Laboratory of Exploration and Utilization of Aquatic Genetic Resources, Ministry of Education, Shanghai Ocean University, Shanghai 201306, China; 2. Postdoctoral Research Station of Food Science and Technology, Shanghai Ocean University, Shanghai 201306, China; 3. Key Laboratory of Conventional Freshwater Fish Breeding and Health Culture Technology Germplasm Resources, Ministry of Agriculture, Suzhou Wujiang Area Aquaculture Limited Company, Suzhou 215221, China)

In this study we analyzed the genetic variations in the mtDNA D-Loop sequences of eight wild populations of grass carp () including six populations (Hanjiang, Wujiang, Jiujiang, Shishou, Mudong, and Wanzhou) from the Yangtze River, the Zhaoqing population from the Pearl River, and the Nenjiang population from Heilongjiang River. A total of 34 variable sites and 34 haplotypes were detected in 424 individuals, and the haplotype diversity ranged from 0.474 to 0.708 among the eight populations. The pairwise population K2P genetic distances were between 0.0020 and 0.0049. The genetic distance between the three populations from the lower reach of the Yangtze River was the closest and their genetic differences were insignificant (>0.05). The Zhaoqing population also showed a close genetic distance with the three populations from the lower reach of the Yangtze River; and it did not have significant genetic differences compared to the Jiujiang population (>0.05). The Nenjiang population displayed a close genetic distance with the two populations from the upper reach of the Yangtze River. The genetic difference between the Nenjiang population and the Wanzhou population (>0.05) was insignificant. Furthermore we observed an extreme significant correlation between the genetic distance and the geographic distance (<0.01). The AMOVA analysis suggested that there were highly significant differences between populations (<0.01), and that the genetic variation among different watersheds in China accounted for 26.24% of the total variation. The haplotypes divided into two major branches which exhibited remarkable evolutionary differences (ST=0.644,<0.01), and this branching might originate in the late Pleistocene.

; Wild population; D-Loop sequence; Genetic variation

10.7541/2015.46

Q346+.1

A

1000-3207(2015)02-0349-09

2014-04-21;

2014-09-11

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)項(xiàng)目(編號(hào): CARS-46-04); 國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目-大宗淡水主養(yǎng)魚類新品種選育(編號(hào): 2012BAD26B02); 上海市重點(diǎn)學(xué)科建設(shè)項(xiàng)目(編號(hào): Y1101)資助

傅建軍(1986—), 男; 浙江金華人; 博士; 研究方向?yàn)樗a(chǎn)動(dòng)物種質(zhì)資源與遺傳育種。E-mail: jjfu@shou.edu.cn

李家樂, 教授, 博士生導(dǎo)師; 研究方向?yàn)樗a(chǎn)動(dòng)物種質(zhì)資源與遺傳育種。E-mail: jlli2009@126.com