周于娜彭銀輝劉旭佳黃國強(qiáng)潘 英蔡小輝,

(1. 廣西大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院, 南寧 530004; 2. 廣西壯族自治區(qū)海洋研究所廣西海洋生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 北海 536000; 3. 廣東海洋大學(xué)廣東省水產(chǎn)經(jīng)濟(jì)動(dòng)物病原生物學(xué)及流行病學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 湛江 524088)

光裸方格星蟲野生與養(yǎng)殖群體線粒體控制區(qū)序列的遺傳差異分析

周于娜1彭銀輝2劉旭佳2黃國強(qiáng)2潘 英1蔡小輝2,3

(1. 廣西大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院, 南寧 530004; 2. 廣西壯族自治區(qū)海洋研究所廣西海洋生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 北海 536000; 3. 廣東海洋大學(xué)廣東省水產(chǎn)經(jīng)濟(jì)動(dòng)物病原生物學(xué)及流行病學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 湛江 524088)

基于線粒體控制區(qū)序列對(duì)光裸方格星蟲(Sipunculus nudus Linnaeus, 1766)的2個(gè)養(yǎng)殖群體(營盤YP、竹林ZL)和4個(gè)野生群體(防城港FC、欽州QZ、大冠沙DG和越南海防YN)的91個(gè)個(gè)體進(jìn)行遺傳差異分析, 研究光裸方格星蟲養(yǎng)殖和野生群體的遺傳變異情況。結(jié)果顯示: 獲得的514 bp DNA序列中, 野生與養(yǎng)殖群體的多態(tài)性位點(diǎn)數(shù)分別為82和60, 均顯示出對(duì)AT的偏倚性。共定義85個(gè)單倍型, 共享單倍型4個(gè), 其中共享單倍型Hap5為原始單倍型, 營盤群體均為獨(dú)享單倍型。各群體的單倍型多樣性(Hd)相同, 野生群體的平均核苷酸多樣性(Pi)(0.01531)略高于養(yǎng)殖群體(0.01514), 6個(gè)群體的遺傳多樣性水平依次為YN＞YP＞QZ＞FC＞ZL＞DG。各群體間的遺傳分化并不顯著(P＞0.05), 光裸方格星蟲的遺傳變異主要來自群體內(nèi)個(gè)體間(99.08%), 同時(shí)未發(fā)現(xiàn)明顯的地理譜系結(jié)構(gòu)。研究表明, 光裸方格星蟲野生群體的遺傳多樣性水平總體略高于養(yǎng)殖群體; 灘涂底播養(yǎng)殖方式較池塘養(yǎng)殖更利于維持光裸方格星蟲遺傳多樣性; 各群體間不存在顯著的遺傳分化, 養(yǎng)殖群體正逐漸積累遺傳變異, 但尚未足夠以形成其獨(dú)立的遺傳結(jié)構(gòu)。

光裸方格星蟲; 線粒體控制區(qū); 野生群體; 養(yǎng)殖群體; 遺傳差異

光裸方格星蟲(Sipunculus nudus Linnaeus)俗稱“沙蟲”, 隸屬方格星蟲目(Sipunculiformes)、方格星蟲科(Sipunculidae)、方格星蟲屬(Sipunculus Linnaeus, 1766), 廣泛分布于除北冰洋外其余三大洋沿岸[1]。光裸方格星蟲的自然資源量在我國沿海自北向南呈遞增的形式分布, 尤其盛產(chǎn)于廣西海區(qū)[2]。光裸方格星蟲因其味美、營養(yǎng)豐富且具有較高的藥價(jià)性[3]而廣受人們喜愛, 是北部灣重要經(jīng)濟(jì)類海產(chǎn)品之一。

20世紀(jì)80年代以來, 隨著人們生活需求快速提高, 對(duì)光裸方格星蟲自然資源的“挖掘”日益加重,種質(zhì)資源逐漸出現(xiàn)衰退現(xiàn)象。為了保護(hù)和恢復(fù)自然資源, 自2004年起開啟了人工繁育[4], 并在之后親體培育[5]、苗種培育[6]等研究的基礎(chǔ)上, 逐步完善了全人工養(yǎng)殖技術(shù)。光裸方格星蟲人工養(yǎng)殖主要集中在廣西沿海, 尤以北海海區(qū)為主[7], 其養(yǎng)殖模式主要分為灘涂養(yǎng)殖和池塘養(yǎng)殖兩種[8]。隨著光裸方格星蟲人工養(yǎng)殖的迅速發(fā)展, 北海各海區(qū)人工養(yǎng)殖光裸方格星蟲平均畝產(chǎn)量和公共灘涂人均采挖量均有顯著增加[4]。

光裸方格星蟲養(yǎng)殖業(yè)的快速發(fā)展取得了較為可觀的生態(tài)和經(jīng)濟(jì)效益。然而, 光裸方格星蟲養(yǎng)殖業(yè)快速發(fā)展趨生的自發(fā)引種、苗種異地交易等現(xiàn)象極易導(dǎo)致光裸方格星蟲種質(zhì)資源混雜, 遺傳多樣性下降, 嚴(yán)重威脅該產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。因此, 亟需開展相應(yīng)的遺傳多樣性水平檢測(cè)和種質(zhì)資源評(píng)估的工作。目前, 已有許多關(guān)于光裸方格星蟲的遺傳學(xué)研究報(bào)道, 主要集中在運(yùn)用RAPD、微衛(wèi)星等分子標(biāo)記對(duì)不同地理群體遺傳多樣性的探討[9—13],但至今尚未有基于線粒體DNA控制區(qū)序列分析光裸方格星蟲遺傳背景的研究報(bào)道。本實(shí)驗(yàn)采用mtDNA控制區(qū)序列對(duì)光裸方格星蟲不同野生地理群體及不同養(yǎng)殖模式下的養(yǎng)殖群體進(jìn)行分子遺傳學(xué)分析, 旨在揭示兩者的遺傳差異情況, 為評(píng)估種質(zhì)資源和養(yǎng)殖業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 樣品采集

本實(shí)驗(yàn)的4個(gè)野生群體分別采自中國防城港(FC)、欽州(QZ)、北海大冠沙(DG)和越南海防(YN), 2個(gè)養(yǎng)殖群體分別采自北海營盤(YP)和廣西海洋研究所竹林海水增養(yǎng)殖試驗(yàn)基地(ZL)。所采集樣本均為光裸方格星蟲成體, 每個(gè)地理群體隨機(jī)采集20—30尾。樣本活體運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室, 取體壁肌肉于95%酒精中固定, -20℃保存?zhèn)溆? 每個(gè)地理群體隨機(jī)抽取20個(gè)個(gè)體用于研究。

切取約30 mg組織, 利用TIANamp Marine A-nimals DNA Kit (北京天根)海洋動(dòng)物組織基因組DNA試劑盒進(jìn)行基因組DNA的提取, 經(jīng)1.5%瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)所提DNA的完整性后, 4℃保存?zhèn)溆谩?/p>

根據(jù)從GenBank下載光裸方格星蟲線粒體基因組全長序列(Sipunculus nudus Linnaeus, FJ422961.1; KJ754934.1)設(shè)計(jì)控制區(qū)擴(kuò)增簡并引物: D-Loop 142上: 5′-CACGSCTCCCATTTTCYCTCCGATT-3′; D-Loop1180下: 5′-CCTGYKGTGCGKGTTAT TAARACAAG-3′, 并由南寧市天地楊生物科技有限公司合成。PCR反應(yīng)體系為25 μL, 包含2.5 μL 10×PCR Buffer、2 μL MgCl2(25 mmol/L)、1 μL dNTPs (10 mmol/L)、0.2 μL Taq聚合酶(2.5 U/μL)、上下游引物(10 μmol/L)各1 μL、DNA模板1.5 μL,補(bǔ)充無菌水至25 μL。所用試劑均購自天根生化科技(北京)有限公司。PCR反應(yīng)程序?yàn)? 94℃ 預(yù)變性5min, 然后94℃變性50s、55℃退火40s、72℃延伸60s, 共運(yùn)行32個(gè)循環(huán), 最后72℃下再延伸10min。所有PCR產(chǎn)物經(jīng)1.5%瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)后, 送至上海立菲生物技術(shù)有限公司雙向測(cè)序和拼接。

1.3 數(shù)據(jù)分析

所得拼接序列經(jīng)MEGA6.0 (Molecular evolutionary genetics analysis)軟件[14]進(jìn)行比對(duì), 并輔以人工校正, 確定序列比對(duì)長度; 再分析序列特征及計(jì)算各群體以及群體間的核苷酸組成; 基于Kimura雙參數(shù)模型[15]計(jì)算遺傳距離, 并構(gòu)建系統(tǒng)聚類樹; 基于同一模型, 以可口革囊星蟲(Phascolosoma esculenta, GenBank: EF583817.1)為外類群構(gòu)建單倍型鄰接樹(Neighbor-joining tree, NJ), 系統(tǒng)樹經(jīng)Bootstrap檢驗(yàn)。利用DnaSP 5.0[16]確定單倍型和計(jì)算各個(gè)群體的遺傳多樣性水平。使用Arlequin 3.5[17]軟件進(jìn)行分子差異分析(AMOVA), 計(jì)算遺傳分化系數(shù)Fst(F-statistics)并進(jìn)行顯著性統(tǒng)計(jì)。運(yùn)用Network 4.6[18]軟件構(gòu)建單倍型的簡約中介(Reduced-Median, MJ)網(wǎng)絡(luò)圖。

2 結(jié)果

2.1 序列特征

本研究所得光裸方格星蟲線粒體DNA控制區(qū)序列共91條, 其中野生群體55條, 養(yǎng)殖群體36條。截取養(yǎng)殖和野生群體序列比對(duì)的同源片段, 約514 bp,用于比較分析。養(yǎng)殖群體序列中共檢測(cè)出60個(gè)多態(tài)位點(diǎn)(Polymorphic site), 約占序列堿基總數(shù)的11.5%, 其中簡約信息位點(diǎn)(Parsimony informative site) 31個(gè), 單突變位點(diǎn)(Singleton variable site) 29個(gè),平均轉(zhuǎn)顛換比(Ts/Tv)為24.45。在野生群體中共檢測(cè)到82個(gè)多態(tài)位點(diǎn), 約占序列堿基總數(shù)的15.7%, 其中簡約信息位點(diǎn)和單突變位點(diǎn)各占一半, Ts/Tv為9.30。對(duì)控制區(qū)序列的堿基組成分析如表 1所示,野生群體(A+T:67.8; G+C:32.2)的值與養(yǎng)殖群體(A+T:67.7; G+C:32.3)基本一致, 且各群體A+T含量均高于G+C。

2.2 群體遺傳多樣性

對(duì)不同發(fā)育階段與葉功能性狀的相關(guān)性分析顯示(表2)，樣地1和樣地2長柄雙花木的發(fā)育狀況一致，均與LT、LA呈顯著正相關(guān)、與LWC、SLA、LPC呈顯著負(fù)相關(guān)(P < 0.05)；樣地3和樣地4的長柄雙花木發(fā)育狀況一致，均與LT、LA呈顯著正相關(guān)、與LWC、SLA、LNC、LPC呈顯著負(fù)相關(guān)(P < 0.01)。

91條序列共定義了85個(gè)單倍型, 其中共享單倍型只有4個(gè)(分別為Hap5、Hap32、Hap36、Hap46)。野生與養(yǎng)殖群體分別檢測(cè)出了52和36個(gè)單倍型(表 2)。Hap5為4個(gè)野生群體的共享單倍型; Hap32和Hap36均為防城港與竹林群體的共享單倍型, Hap46為欽州與竹林群體的共享單倍型。營盤群體均為獨(dú)享單倍型, 不存在與其他群體共享的單倍型。

統(tǒng)計(jì)各群體的遺傳多樣性參數(shù)如表 2所示, 各群體的單倍型多樣性(Hd)均為1.000, 野生群體的平均單倍型多樣性(0.996)略低于養(yǎng)殖群體(1.000); 野生群體的平均核苷酸多樣性(Pi)和平均核苷酸差異數(shù)(K)(0.01531、7.77576)均略高于養(yǎng)殖群體(0.01514、7.69048); 綜合核苷酸多樣性(Pi)和平均核苷酸差異數(shù)(K), 各群體的遺傳多樣性大小為YN＞YP＞QZ＞FC＞ZL＞DG。

表 1 光裸方格星蟲控制區(qū)序列堿基組成Tab. 1 Nucleotide compositions of control region sequences in S. nudus (%)

表 2 光裸方格星蟲群體的遺傳多樣性參數(shù)Tab. 2 Parameters of genetic diversity within S. nudus populations

2.3 遺傳分化和聚類分析

利用MEGA6.0軟件基于Kimura雙參數(shù)模型計(jì)算群體間的遺傳距離, 由表 3可知, 各群體間的遺傳距離的值差異不大(0.0144—0.0160), 大冠沙(DG)與防城港(FC)群體的遺傳距離最小(0.0144), 而營盤(YP)與防城港(FC)、欽州(QZ)和越南(YN)群體間的遺傳距離最大, 均為0.0160。

兩兩群體間的分化指數(shù)Fst顯示(表 3), 各群體間的遺傳分化指數(shù)存在一定的差異, 但均未達(dá)到顯著水平(P＞0.05)。大冠沙(DG)群體與防城港(FC)群體間的遺傳分化系數(shù)最低(-0.01314)而與竹林(ZL)群體的最高(0.03918)。運(yùn)用Arlequin 3.5軟件計(jì)算得出野生群體與養(yǎng)殖群體間的遺傳分化指數(shù)為0.00623, 統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)不顯著(P＞0.05)。

由分子差異分析(AMOVA)結(jié)果可知(表 4), 光裸方格星蟲群體內(nèi)個(gè)體間的遺傳差異較大(99.08%),而野生和養(yǎng)殖群體間及各群體間的遺傳差異均較小(0.45%; 0.47%)。基于群體間k2-p遺傳距離的聚類分析顯示(圖 1), 6個(gè)光裸方格星蟲群體共聚成兩大支, 其中2個(gè)養(yǎng)殖群體(YP、ZL)獨(dú)立聚成一大支;另一大支則由4個(gè)野生群體聚成, 親緣關(guān)系較近的DG和FC、YN和QZ先各自聚成一小支, 再匯聚成一大支。

2.4 單倍型分析

光裸方格星蟲群體的單倍型網(wǎng)絡(luò)中介圖顯示(圖 2), 各群體單倍型分散分布于各支, 無明顯的與采樣地點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的分支, 單倍型連接間的中間節(jié)點(diǎn)較多; 略呈星狀分布趨勢(shì), Hap5位于中心位置, 且所占比重最大, 或可推測(cè)其為光裸方格星蟲群體的原始單倍型。

基于光裸方格星蟲群體單倍型構(gòu)建的NJ系統(tǒng)樹(圖 3)表明, 野生和養(yǎng)殖群體的單倍型相互交錯(cuò)分布于各支, 沒有形成明顯的地理譜系結(jié)構(gòu)。但有些養(yǎng)殖群體的獨(dú)享單倍型也逐步形成了小支, 如Hap84和Hap69、Hap63和Hap73等。

表 3 光裸方格星蟲兩兩群體間的分化指數(shù)Fst(下三角)和遺傳距離(上三角)Tab. 3 Pairwise Fst(below diagonal) and genetic distance (above diagonal) among S. nudus populations

表 4 光裸方格星蟲群體的分子方差分析Tab. 4 Analysis of molecular variance (AMOVA) for the S. nudus populations

3 討論

3.1 光裸方格星蟲野生與養(yǎng)殖群體的遺傳多樣性水平分析

在本研究中, 野生群體和養(yǎng)殖群體堿基組成的A+T含量均高于G+C, 這與許多海洋生物如河鱸(Perca fluviatilis)[19]、中國對(duì)蝦(Fenneropenaeus chinensis)[20]等相似。此外, 光裸方格星蟲如其他環(huán)節(jié)動(dòng)物和昆蟲等一樣有著消極的GC偏倚率[21]。

遺傳多樣性水平是評(píng)價(jià)物種資源的重要指標(biāo),水平的高低與物種適應(yīng)性、生存能力、進(jìn)化潛能等成正比[22]。在群體遺傳學(xué)研究中, 通常以單倍型多樣性(Hd)和核苷酸多樣性(Pi)來衡量種群的遺傳多樣性水平的高低[23]。本研究結(jié)果顯示, 各群體具有相同的單倍型多樣性(Hd), 而野生群體的平均核苷酸多樣性(Pi)和平均核苷酸差異數(shù)(K)(0.01531; 7.77576)均略高于養(yǎng)殖群體(0.01514; 7.69048), 表明了光裸方格星蟲野生群體的遺傳多樣性水平總體上略高于養(yǎng)殖群體。在水生生物研究中也有類似的報(bào)道, 如中華絨螯蟹(Eriocheir sinensis)[24]和中國對(duì)蝦[20]。養(yǎng)殖群體親本基數(shù)足夠大、養(yǎng)殖與野生群體之間存在著基因交流等原因, 而使得養(yǎng)殖群體的遺傳多樣性水平尚未出現(xiàn)顯著降低。

圖 1 基于群體間遺傳距離構(gòu)建的NJ樹Fig. 1 NJ tree based on genetic distance between populations

光裸方格星蟲群體的遺傳多樣性水平依次為YN＞YP＞QZ＞FC＞ZL＞DG, 其中營盤養(yǎng)殖群體具有較高的遺傳多樣性水平。究其原因, 一是營盤群體放養(yǎng)苗種來源廣, 同時(shí)光裸方格星蟲浮游幼體的遷徙特性促進(jìn)了基因交流, 導(dǎo)致該群體遺傳多樣性較高; 二是其養(yǎng)殖方式的差異影響了遺傳多樣性的水平。營盤群體采自灘涂放養(yǎng), 而竹林群體則是池塘養(yǎng)殖。前者養(yǎng)殖環(huán)境的開放性較強(qiáng), 開闊的人工灘涂養(yǎng)殖較池塘封閉養(yǎng)殖更有利于資源的恢復(fù)。灘涂底播養(yǎng)殖在采挖時(shí), 捕大留小, 即保證了一定數(shù)量的親本, 使其可在灘涂上自行繁育, 對(duì)資源有保護(hù)和恢復(fù)作用。國內(nèi)采用底播增殖模式以恢復(fù)或增加生態(tài)資源的報(bào)道已有不少, 如刺參(Apostichopus japonicas)[25]的底播增殖有助于恢復(fù)或增加刺參資源。此外, 皺紋盤鮑(Haliotis discus hannai)[26]、魁蚶(Scapharca broughtonii)[27]、鱗硨磲(Tridacna squamosa)[28]等也有類似的報(bào)道。

圖 2 光裸方格星蟲群體控制區(qū)序列單倍型中介網(wǎng)絡(luò)圖Fig. 2 Median-joining network of S. nudus populations based on control region sequences

竹林養(yǎng)殖群體因累代人工繁育活動(dòng)且缺乏與外界的基因交流而表現(xiàn)出了較低的遺傳多樣性水平, 但仍略高于大冠沙野生群體, 這是由于竹林群體歷代選擇繁育的親本基數(shù)大, 選擇壓力高, 使其人工繁育后代可保持較高的遺傳多樣性水平。但竹林養(yǎng)殖群體的人工后代種質(zhì)狀況仍有待繼續(xù)觀察和研究。

圖 3 基于光裸方格星蟲群體控制區(qū)序列構(gòu)建的NJ系統(tǒng)樹Fig. 3 NJ tree of S. nudus populations based on control region sequences

大冠沙野生群體的遺傳多樣性最低。該海區(qū)尚未進(jìn)行人工放苗養(yǎng)殖活動(dòng), 且長期過度采挖、非法高壓水槍的使用等可能使該區(qū)域的方格星蟲種質(zhì)資源出現(xiàn)一定程度上的衰退。

3.2 光裸方格星蟲野生群體與養(yǎng)殖群體的遺傳結(jié)構(gòu)分析

NJ樹顯示, 光裸方格星蟲的養(yǎng)殖和野生群體分別聚類為兩大支。郭昱嵩等[10]在對(duì)北部灣光裸方格星蟲地理群體研究中發(fā)現(xiàn)聚在一起的群體其地理位置相鄰, 而本研究中并無明顯類似現(xiàn)象。欽州與越南群體聚類為一支, 這極大可能是由于欽州曾從越南引種而引起[12]。

遺傳距離研究結(jié)果顯示, 大冠沙與防城港群體親緣關(guān)系最近, 而營盤養(yǎng)殖群體與防城港、越南、欽州野生群體的同源性最低。遺傳分化指數(shù)結(jié)果顯示, 各群體間存在著一定的分化, 但均不顯著(P＞0.05), 且養(yǎng)殖群體與野生群體間尚未存在顯著分化(0.00623; P＞0.05); 其中大冠沙群體與防城港群體遺傳分化最低, 與竹林養(yǎng)殖群體的遺傳分化較高。肖明松等[29]發(fā)現(xiàn)長吻(Leiocassis longirostris)野生群體與養(yǎng)殖群體間有著較小遺傳變異, 這與本研究結(jié)果相似。光裸方格星蟲的遺傳變異主要來自群體內(nèi)個(gè)體間(99.08%), 群體間的遺傳差異較低。由上述可知, 光裸方格星蟲各群體間已經(jīng)存在著不顯著的分化, 主要是養(yǎng)殖群體與野生群體間的遺傳分化, 但分化的強(qiáng)度不大。

光裸方格星蟲的單倍型中介網(wǎng)絡(luò)圖和系統(tǒng)樹均未檢測(cè)到明顯的地理譜系結(jié)構(gòu)。類似的結(jié)果在條石鯛(Oplegnathus fasciatus)[23]和中國近海褐牙鲆(Paralichthys olivaceus)[30]中也有報(bào)道。在本研究中, 網(wǎng)絡(luò)圖的單倍型連接間的中間節(jié)點(diǎn)較多, 暗示尚有許多隱藏單倍型未被檢測(cè)出來; 單倍型略呈星狀分布趨勢(shì), 表明光裸方格星蟲歷史上出現(xiàn)過種群擴(kuò)張事件[18]。Hap5為4個(gè)野生群體的共享單倍型,中介網(wǎng)絡(luò)圖也顯示其位于中心位置, 頻率高, 并且與其連接突變的單倍型最多, 據(jù)此可推測(cè)其為光裸方格星蟲的原始單倍型。值得注意的是, 營盤群體的單倍型均為獨(dú)享單倍型, 且Hap84、Hap69等養(yǎng)殖群體的獨(dú)享單倍型也逐步形成了獨(dú)立小支, 這些現(xiàn)象提示了養(yǎng)殖群體正在積累遺傳變異, 但尚未足夠以形成其獨(dú)立的遺傳結(jié)構(gòu)。

基于本研究結(jié)果, 我們認(rèn)為今后應(yīng)繼續(xù)堅(jiān)持較高選擇強(qiáng)度的人工選繁親本策略, 盡可能保證一定的親本數(shù)量和質(zhì)量, 并開展人工良種選育工作。對(duì)于公共海區(qū)的自然群體資源, 采取更為明確、科學(xué)、合理的資源保護(hù)及恢復(fù)措施, 從而保證光裸方格星蟲的野生資源遺傳多樣性處于一個(gè)良好的水平。

[1]Li F L, Zhou H, Wang W. A checklist of Sipuncula from the China coasts [J]. Journal of Ocean University of Qingdao, 1992, 22(2): 72—88 [李鳳魯, 周紅, 王瑋. 中國沿海星蟲動(dòng)物門名錄. 青島海洋大學(xué)學(xué)報(bào), 1992, 22(2): 72—88]

[2]Lan G B, Liao S M, Yan B. Effect of water temperature on larval development and metamorphosis of Sipunculus nudus [J]. Journal of Fisheries of China, 2007, 31(5): 633—638 [蘭國寶, 廖思明, 閻冰. 水溫對(duì)方格星蟲幼體發(fā)育及變態(tài)的影響. 水產(chǎn)學(xué)報(bào), 2007, 31(5): 633—638]

[3]Chen X X, Lin X Y, Lu C Y, et al. Advances on research of Sipunculus [J]. Marine Science, 2008, 32(6): 66—70 [陳細(xì)香, 林秀雁, 盧昌義, 等. 方格星蟲屬動(dòng)物的研究進(jìn)展. 海洋科學(xué), 2008, 32(6): 66—70]

[4]Yang J L, Zou J, Jiang Y, et al. Demonstration and extension of artificial culture technology of Sipunculus nudus [J]. Journal of Aquaculture, 2013, 34(12): 19—21 [楊家林, 鄒杰, 蔣艷, 等. 方格星蟲全人工養(yǎng)殖技術(shù)示范推廣.水產(chǎn)養(yǎng)殖, 2013, 34(12): 19—21]

[5]Zou J, Peng H J, Jiang Y, et al. An experiment on probody cultivation of Sipunculus nudus [J]. Fishery Modernization, 2010, 37(3): 30—33 [鄒杰, 彭慧婧, 蔣艷,等. 方格星蟲親體培育試驗(yàn). 漁業(yè)現(xiàn)代化, 2010, 37(3): 30—33]

[6]Liu T M, Feng Q Y, Yang M Q, et al. Artificial propagation and seed breeding technology of Sipunculus nudus [J]. Journal of Tropical Biology, 2013, 4(1): 88—93 [劉天密, 馮全英, 楊明秋, 等. 光裸方格星蟲人工繁殖及苗種培育技術(shù). 熱帶生物學(xué)報(bào), 2013, 4(1): 88—93]

[7]Peng Y H, Huang G Q, Liu X J, et al. Advances in germplasm research and artificial culture of Sipunculus nudus [J]. Journal of Guangxi Academy of Sciences, 2015, 31(1): 9—15 [彭銀輝, 黃國強(qiáng), 劉旭佳, 等. 方格星蟲種質(zhì)資源及人工增養(yǎng)殖研究進(jìn)展. 廣西科學(xué)院學(xué)報(bào), 2015, 31(1): 9—15]

[8]Li J W, Zhu C B, Xie X Y, et al. Research progress on breeding, aquaculture and development of Sipunculus nudus [J]. South China Fisheries Science, 2014, 10(5): 94—98 [李俊偉, 朱長波, 頡曉勇, 等. 方格星蟲的繁育、養(yǎng)殖及研究開發(fā)進(jìn)展. 南方水產(chǎn)科學(xué), 2014, 10(5): 94—98]

[9]Du X, Chen Z, Deng Y, et al. Comparative analysis of genetic diversity and population structure of Sipunculus nudus as revealed by mitochondrial COI sequences [J]. Biochemical Genetic, 2009, 47(11—12): 884—891

[10]Guo Y S, Wang Q H, Li X L, et al. Genetic diversity in three wild stock of Sipunculus nudus Linnaeus, 1766 in Beibu Gulf [J]. Journal of Fishery Sciences of China, 2012, 19(1): 62—69 [郭昱嵩, 王慶恒, 黎幸連, 等. 北部灣光裸星蟲3個(gè)地理群體遺傳多樣性. 中國水產(chǎn)科學(xué), 2012, 19(1): 62—69]

[11]Ning Y, Wu Q S, Xu D H, et al. Genetic structure and population differentiation of Sipunculus nudus in China based on sequence analyses of mitochondrial COI gene [J]. Journal of Fujian Fisheries, 2012, 34(2): 91—98 [寧岳, 巫旗生, 徐德華, 等. 不同地理群體裸體方格星蟲遺傳結(jié)構(gòu)及種群分化研究. 福建水產(chǎn), 2012, 34(2): 91—98]

[12]Song Z K, Liu T, Yang J L, et al. Genetic diversity and genetic structure of Sipunculus nudus in coastal Guangxi area [J]. Fisheries Science, 2011, 30(12): 749—753 [宋忠魁, 劉婷, 楊家林, 等. 廣西沿海裸體方格星蟲群體遺傳多樣性及遺傳分化. 水產(chǎn)科學(xué), 2011, 30(12): 749—753]

[13]Wang Q H, Du X D, L K. Genetic diversity of Sipunculus nudus as revealed by RAPD [J]. Marine Fisheries Research, 2006, 27(3): 57—61 [王慶恒, 杜曉東, 李康. 光裸星蟲遺傳多樣性的RAPD分析. 海洋水產(chǎn)研究, 2006, 27(3): 57—61]

[14]Tamura K, Stecher G, Peterson D, et al. MEGA6: molecular evolutionary genetics analysis version 6.0 [J]. Molecular Biology and Evolution, 2013, 30(12): 2725—2729

[15]Kimura M. A simple method for estimating evolutionary rates of base substitutions through comparative studies of nucleotide sequences [J]. Journal of Molecular Evolution, 1980, 16(2): 111—120

[16]Rozas J, Sanchez-DelBarrio J C, Messeguer X, et al. DnaSP, DNA polymorphism analyses by the coalescent and other methods [J]. Bioinformatics, 2003, 19(18): 2496—2497

[17]Excoffier L, Laval G, Schneider S. Arlequin (version3.0): an integrated software package for population genetics data analysis [J]. Evolutionary Bioinformatics Online, 2005, 1: 47—50

[18]Bandelt H J, Forster P, Sykes B C, et al. Mitochondrial portraits of human populations using median networks [J]. Genetics, 1995, 141(2): 743—753

[19]Wu Fe, Hu W G, Wang C H, et al. Genetic diversity of the cultivated and natural Perca fluviatilis [J]. Acta Hydrobiologica Sinica, 2016, 40(1): 181—188 [武菲, 胡文革, 王翠華, 等. 河鱸養(yǎng)殖與野生群體遺傳多樣性比較分析. 水生生物學(xué)報(bào), 2016, 40(1): 181—188]

[20]Zhang H, Gao T X, Zhuang Z M, et al. Comparative analysis of the mitochondrial DNA control region between the cultured and wild population of Chinese shrimp (Fenneropenaeus chinensis) [J]. Journal of Fisheries of China, 2010, 34(8): 1149—1155 [張輝, 高天翔, 莊志猛, 等. 中國對(duì)蝦養(yǎng)殖群體與野生群體線粒體控制區(qū)序列的比較.水產(chǎn)學(xué)報(bào), 2010, 34(8): 1149—1155]

[21]Mwinyi A, Meyer A, Bleidorn C, et al. Mitochondrialgenome sequence and gene order of Sipunculus nudus, give additional support for an inclusion of Sipuncula into Annelida [J]. BMC Genomics, 2009, 10(1): 1—16

[22]Liu P. Application of DNA-marking on exploitation and conservation of germplasm resource of marine life [J]. Journal of Fishery Sciences of China, 2000, 7(2): 86—89 [劉萍. DNA標(biāo)記技術(shù)在海洋生物種質(zhì)資源開發(fā)和保護(hù)中的應(yīng)用. 中國水產(chǎn)科學(xué), 2000, 7(2): 86—89]

[23]Xiao Z Z, Xiao Y S, Ren G J, et al. Comparative analysis of genetic variation of cultured and wild rock bream Oplegnathus fasciatus population based on mtDNA control region [J]. Oceanologia et Limnologia Sinica, 2013, 44(1): 249—254 [肖志忠, 肖永雙, 任桂靜, 等. 條石鯛(Oplegnathus fasciatus)養(yǎng)殖群體與野生群體線粒體控制區(qū)序列遺傳變異研究. 海洋與湖沼, 2013, 44(1): 249—254]

[24]Liu Q, Liu H, Wu X G, et al. Genetic variation of wild and cultured populations of Chinese mitten crab from the Yangtze, Huanghe, and Liaohe river basins using microsatellite marker [J]. Oceanologia et Limnologia Sinica, 2015, 46(4): 958—968 [劉青, 劉皓, 吳旭干, 等. 長江、黃河和遼河水系中華絨螯蟹野生和養(yǎng)殖群體遺傳變異的微衛(wèi)星分析. 海洋與湖沼, 2015, 46(4): 958—968]

[25]Wang W M, Ji Y E, Liu H L, et al. Research on the bottom sowing propagation technology of Apostichopus japonicas in shallow sea [J]. Journal of Aquaculture, 2012, 33(3): 16—17 [王衛(wèi)民, 紀(jì)玉娥, 劉紅蕾, 等. 刺參淺海底播增殖技術(shù)研究. 水產(chǎn)養(yǎng)殖, 2012, 33(3): 16—17]

[26]Liu Z C, Wang Z Q. The introduction of artificial bottom sowing propagation technology of Haliotis discus hannai [J]. China Fisheries, 1992, (8): 35 [柳忠傳, 王尊清. 皺紋盤鮑人工底播增殖技術(shù)簡介. 中國水產(chǎn), 1992, (8): 35]

[27]Zhang Q X. Artificial bottom sowing propagation technology of Scapharca broughtonii [J]. Marine Science, 1991, 15(6): 3—4 [張起信. 魁蚶的人工底播增殖. 海洋科學(xué), 1991, 15(6): 3—4]

[28]Li Y P, Li G Y, Li J J. An bottom sowing propagation experiment of Tridacna squamosa in Paracel Islands [J]. Scientific Fish Farming, 2015, (9): 44—45 [李育培, 李廣毅, 李家積. 西沙群島海域鱗硨磲底播養(yǎng)殖試驗(yàn). 科學(xué)養(yǎng)魚, 2015, (9): 44—45]

[29]Xiao M S, Cui F, Kang J, et al. Analysis on sequence polymorphism of the mitochondrial DNA control region and population genetic diversity of the cultivated and natural Chinese longsnout catfish (Leiocassis longirostris) [J]. Acta Hydrobiologica Sinica, 2013, 37(1): 90—99 [肖明松, 崔峰, 康健, 等. 長吻養(yǎng)殖群體與野生群體遺傳多樣性分析. 水生生物學(xué)報(bào), 2013, 37(1): 90—99]

[30]Song N, Zhang X, Gao T. Genetic variability in eight cultured and two wild populations of Japanese flounder, Paralichthys olivaceus, based on the mitochondrial DNA control region [J]. Journal of the World Aquaculture Society, 2011, 42(4): 512—521

GENETIC VARIATION ANALYSIS ON WILD AND CULTURED POPULATIONS OF SIPUNCULUS NUDUS INFERRED FROM MTDNA CONTROL REGION SEQUENCES

ZHOU Yu-Na1, PENG Yin-Hui2, LIU Xu-Jia2, HUANG Guo-Qiang2, PAN Ying1and CAI Xiao-Hui2,3
(1. College of Animal Science and Technology of Guangxi University, Nanning 530004, China; 2. Guangxi Key Laboratory of Marine Biotechnology, Guangxi Institute of Oceanology, Beihai 536000, China; 3. Guangdong Provincial Key Laboratory of Pathogenic Biology and Epidemiology for Aquatic Economic Animals, Zhanjiang 524088, China)

Sipunculus nudus is one of the commercially important inshore demersal species. Understanding the population genetic of this species is a critical component of conservation management and artificial reproduction. However, few studies were reported about the genetic variation between wild and cultured population. The current study employed ninety-one mitochondrial DNA control region sequences to analyze the genetic variation of two cultured (Yingpan and Zhulin in Beihai) and four wild (Daguansha, Qinzhou, Fangchenggang in China and Haiphong in Vietnam) populations of S. nudus. Results showed that sixty and eighty-two polymorphic sites were detected in cultured and wild populations based on the 514 bp sequence, respectively. A negative GC-skew was found in mtDNA control region sequences of S. nudus. Eighty-five haplotypes were identified from control region sequences, among which 4 haplotypes were shared by all populations except Yingpan. According to the Median-joining network, the Hap5 was the chief ancestral haplotype of S. nudus. The average nucleotide diversity (Pi) (0.01514) of cultured populations was slightly lower than the wild populations (0.01531), and all populations had the same haplotype diversity (Hd). The order of genetic diversity for six populations was: YN＞YP＞QZ＞FC＞ZL＞DG. No significant (P＞0.05) genetic differentiations were detected among populations in terms of the genetic distance and fixation index (Fst). The AMOVA analysis indicated that the genetic variance mainly appeared within populations (99.08%). Non-significant genealogical structures were found from NJ and Median-joining network analyses among populations. The genetic diversity of wild population was slightly higher than the cultured populations. The bottom sowing culture was more beneficial to maintain high level genetic diversity of S. nudus. Meanwhile, the genetic differentiations existed among populations were not significant, and the cultured population accumulated genetic variations try to form its own genetic structure.

Sipunculus nudus; mtDNA control region; Wild population; Cultured population; Genetic variation

Q75; S917.4

A

1000-3207(2017)02-0384-07

10.7541/2017.47

2016-05-14;

2016-07-11

國家自然科學(xué)基金(31160532); 廣西科學(xué)研究與技術(shù)開發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(桂科攻14121006-2-1); 廣西自然科學(xué)基金(2015GXNSFBA 139081); 廣西科學(xué)院基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)(15YJ22HYS13)資助 [Supported by the National Natural Science of China Foundation (31160532); Research Program of Science Technology Department of Guangxi Province (Gui S&T Tackle 14121006-2-1); Natural Science Foundation of Guangxi Province of China (2015GXNSFBA139081); Basic Scientific Research Service Fee of Guangxi Academy of Sciences (15YJ22HYS13)]

周于娜(1992—), 女, 廣西南寧人; 在讀碩士研究生; 主要從事海洋經(jīng)濟(jì)動(dòng)物遺傳與育種研究。E-mail: nnzhouyuna@163.com

彭銀輝(1981—), E-mail: pyinhui@163.com; 潘英(1968—), E-mail: yingpan@gxu.edu.cn