曹 愷 李玉火 何 歡 李明月 傅萃長(zhǎng)

(復(fù)旦大學(xué)生命科學(xué)院生物多樣性科學(xué)研究所, 生物多樣性與生態(tài)工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 上海 200438)

鮑亞科似鮑屬魚(yú)類的物種界定和系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系

曹 愷 李玉火 何 歡 李明月 傅萃長(zhǎng)

(復(fù)旦大學(xué)生命科學(xué)院生物多樣性科學(xué)研究所, 生物多樣性與生態(tài)工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 上海 200438)

亞科似鮑屬魚(yú)類的物種界定保持爭(zhēng)議, 系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系尚待解決。研究取樣似鮑屬魚(yú)類所有種, 使用核基因多位點(diǎn)序列重建似屬魚(yú)類的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系, 運(yùn)用分子的物種界定方法并結(jié)合形態(tài)特征分析厘定我國(guó)似屬魚(yú)類的分類。貝葉斯系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)結(jié)果表明: 桂林似鮑與平江似是單系種; 似與扁嘴似是多系種, 前者包括五個(gè)譜系A(chǔ)至E, 后者包括兩個(gè)譜系A(chǔ)與B。POFAD距離分析和Structurama分析的結(jié)果表明似和扁嘴似鮑的每個(gè)譜系是獨(dú)立遺傳種群, BP & P分析結(jié)果強(qiáng)烈支持它們是不同種。*Beast物種樹(shù)結(jié)果揭示: 扁嘴似鮑譜系B位于似鮑屬魚(yú)類的基部位置; 似譜系A(chǔ)與B是姊妹群關(guān)系, 似譜系C是扁嘴似鮑譜系A(chǔ)的姊妹群, 它們一起與桂林似鮑形成姊妹群關(guān)系; 似譜系D與E是姊妹群關(guān)系, 它們一起是平江似鮑的姊妹群。結(jié)合形態(tài)證據(jù), 對(duì)我國(guó)似屬魚(yú)類分類厘定如下: 限定嚴(yán)格意義似鮑包括似譜系A(chǔ)+B; 恢復(fù)長(zhǎng)吻似鮑(Pseudogobio longirostris Mori, 1934)給予似鮑譜系C分類名; 似譜系D與E是隱存種, 桂林似鮑與平江似鮑是有效種。

鯉科;亞科; 似鮑屬; 物種界定; 系統(tǒng)發(fā)育

似鮑屬魚(yú)類的物種分類一直存在爭(zhēng)議。B?n?rescu & Nalbant[1]認(rèn)為似鮑屬魚(yú)類包括扁嘴似鮑1種含2亞種, 即指名亞種(Pseudogobio esocinus esocinus)與似鮑亞種(P. esocinus vaillanti)。羅云林等[5]對(duì)我國(guó)的似鮑屬魚(yú)類進(jìn)行了分類厘訂, 認(rèn)為我國(guó)似鮑屬魚(yú)類包括1種含3亞種: 似鮑指名亞種(Pseudogobio vaillanti vaillanti)、桂林似鮑(P. vaillanti guilinensis)與長(zhǎng)吻似鮑(P. vaillanti longirostris Mori, 1934)。樂(lè)佩琦[2]認(rèn)為長(zhǎng)吻似鮑亞種是似鮑指名亞種的同物異名, 并把似鮑指名亞種與桂林似鮑都提升為種。楊秀平等[6]利用形態(tài)可量性狀使用主成分分析對(duì)我國(guó)似鮑屬魚(yú)類進(jìn)行了形態(tài)比較,認(rèn)為桂林似鮑為似鮑的同物異名, 我國(guó)似鮑屬魚(yú)類僅似鮑單種。

基于形態(tài)特征與分子證據(jù)重建的鮑亞科魚(yú)類系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系研究[7—12]均支持似鮑屬魚(yú)類是一單系群, 但是似鮑屬魚(yú)類種間的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系并未解析清楚。夏曦中等[13]利用線粒體細(xì)胞色素b基因,對(duì)我國(guó)遼河、長(zhǎng)江、錢塘江、珠江與海南島的廣義似鮑進(jìn)行了譜系地理研究, 結(jié)果表明廣義似鮑具有明顯的空間遺傳結(jié)構(gòu), 能分為5大譜系, 其中兩個(gè)譜系分布于長(zhǎng)江與錢塘江, 另外三個(gè)譜系各自分布于遼河、珠江與海南島, 譜系間遺傳距離達(dá)到6%—10%。基于魚(yú)類線粒體基因的種間平均遺傳距離一般為8%左右[14—16], 夏曦中等[13]的研究結(jié)果暗示我國(guó)似鮑屬魚(yú)類可能不止似鮑單種。Tominaga等[17]使用線粒體細(xì)胞色素b基因?qū)V義扁嘴似鮑進(jìn)行了初步的譜系地理研究, 結(jié)果顯示廣義扁嘴似鮑是多系群, 包括兩大譜系: 一個(gè)譜系是日本本島特有的, 另一個(gè)譜系嵌套于似鮑內(nèi)部。Tominaga等[18]進(jìn)一步加強(qiáng)取樣使用線粒體細(xì)胞色素b基因?qū)V義扁嘴似鮑進(jìn)行了詳細(xì)的譜系地理研究, 結(jié)果表明廣義扁嘴似鮑能分為三大譜系A(chǔ)、B與C。其中, 譜系A(chǔ)與分布于我國(guó)北方的似鮑形成姊妹群關(guān)系; 譜系B與譜系C是姊妹群, 它們一起與分布于我國(guó)南方的似鮑形成姊妹群關(guān)系。

綜上所述, 似鮑屬魚(yú)類的物種分類保持爭(zhēng)議,系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系尚待進(jìn)一步解決。清晰的物種界定是準(zhǔn)確理解生物多樣性空間格局形成過(guò)程的基礎(chǔ)。最近的研究[19—21]提倡分子證據(jù)基礎(chǔ)的物種界定方法并結(jié)合形態(tài)證據(jù)進(jìn)行物種界定。因此, 本研究取樣似鮑屬魚(yú)類所有物種, 選擇5個(gè)核基因位點(diǎn)作為分子標(biāo)記, 使用系統(tǒng)發(fā)育技術(shù)重建似鮑屬魚(yú)類的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系, 運(yùn)用分子證據(jù)基礎(chǔ)的物種界定方法并結(jié)合形態(tài)證據(jù)進(jìn)行分類厘定, 為將來(lái)以該屬魚(yú)類作為研究對(duì)象, 理解東亞地區(qū)淡水魚(yú)類多樣性空間格局形成過(guò)程奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 物種取樣和分子標(biāo)記

本研究共取樣似鮑屬魚(yú)類4種69尾(表 1)。其中廣義似鮑58尾, 來(lái)自長(zhǎng)江、錢塘江、甌江、靈江、閩江、韓江、鴨綠江、大洋河與遼河水系; 平江似鮑1尾, 來(lái)自珠江水系; 桂林似鮑4尾, 來(lái)自珠江水系; 廣義扁嘴似鮑6尾, 來(lái)自日本琵琶湖與云出川水系。依據(jù)Tang等[11]重建的鮑亞科魚(yú)類分子系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系, 選取長(zhǎng)蛇鮑與棒花魚(yú)作為外類群。分子標(biāo)記選擇5個(gè)單拷貝核基因: 外胚層神經(jīng)皮層蛋白1基因(ENC1)、錯(cuò)配修復(fù)蛋白MutL基因3(MLH3)、錯(cuò)配修復(fù)蛋白MutS基因6(MSH6)、核位點(diǎn)重組激活基因1(RAG1)和核糖體蛋白S7基因第一內(nèi)含子(rpS7 Intron 1)。

1.2 DNA提取、PCR擴(kuò)增與產(chǎn)物測(cè)序

從95%酒精保存的肌肉組織中采用高鹽法提取基因組DNA[22]。PCR過(guò)程使用引物[23,24]見(jiàn)表 2,各基因PCR擴(kuò)增反應(yīng)的條件如下: 94℃預(yù)變性5min; 94℃變性50s, 52℃退火50s, 72℃延伸60s; 循環(huán)40次; 72℃最后延伸8min。PCR產(chǎn)物純化后在ABI 3730 DNA測(cè)序儀中使用擴(kuò)增引物進(jìn)行測(cè)序。

1.3 序列處理與貝葉斯樹(shù)的構(gòu)建

使用DAMBE ver. 5.6.7軟件[25]進(jìn)行蛋白質(zhì)編碼基因的序列對(duì)位, 使用MAFFT ver. 7.22軟件[26]進(jìn)行非蛋白質(zhì)編碼基因?qū)ξ?。序列?duì)位完成后手工校正并排除具有插入與缺失的區(qū)域。使用MEGA ver. 6.06軟件[27]計(jì)算基因的分子特征。蛋白質(zhì)編碼基因分區(qū)策略按密碼子進(jìn)行, 非蛋白質(zhì)編碼基因不分區(qū)。使用jModeltest ver. 2.1.7軟件[28], 依據(jù)赤池信息準(zhǔn)則選擇每個(gè)分區(qū)的最適堿基替換模型。在Mrbayes ver. 3.2.2軟件[29]下使用核基因多位點(diǎn)聯(lián)合序列構(gòu)建貝葉斯系統(tǒng)發(fā)育樹(shù), 主要步驟如下: 基于馬爾可夫鏈蒙特卡羅進(jìn)行5000萬(wàn)代運(yùn)算, 取樣頻率為1000, 保證分離頻率平均標(biāo)準(zhǔn)偏差小于0.01。運(yùn)行完成后舍棄前1/4的取樣樹(shù), 根據(jù)剩余的3/4取樣樹(shù)構(gòu)建50%的多數(shù)原則一致樹(shù), 并計(jì)算每個(gè)節(jié)點(diǎn)的貝葉斯后驗(yàn)概率值。

1.4 物種界定

在POFAD ver. 1.0.7軟件[30]中采用標(biāo)準(zhǔn)化矩陣計(jì)算基于核基因多位點(diǎn)的個(gè)體之間Genpofad距離,并在SplitsTree4 ver. 4.14.2軟件[31]中構(gòu)建鄰接網(wǎng)絡(luò)圖(簡(jiǎn)稱POFAD距離分析)。在Structurama 2.0軟件[32]中采用Dirichlet 過(guò)程進(jìn)行種群數(shù)最適值的測(cè)試, 運(yùn)算過(guò)程中將其設(shè)為隨機(jī)變量并服從形狀參數(shù)為0.1,尺度參數(shù)為10的伽馬分布; 共運(yùn)行5000萬(wàn)代馬爾可夫鏈蒙特卡羅, 每1000代取樣一次, 舍棄前1/4的樣本; 最終獲得具有最高后驗(yàn)概率的種群數(shù)(簡(jiǎn)稱Structurama分析)。依據(jù)貝葉斯系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)、POFAD距離分析以及Structurama分析的結(jié)果, 設(shè)定先驗(yàn)物種。在BP & P 3.0軟件[33,34]中驗(yàn)證種的成立與否。采用無(wú)指導(dǎo)樹(shù)物種界定方法計(jì)算指定物種劃分方法的后驗(yàn)概率分布, 按theta和tau的先驗(yàn)分布運(yùn)行3組獨(dú)立分析: (1) thetaprior=1, 10, tauprior=1, 10; (2) thetaprior=2, 2000, tauprior=2, 2000; (3) thetaprior=1, 10, tauprior=2, 2000。共運(yùn)行250萬(wàn)代, 每5代取樣一次, 舍棄前1/5的樣本(簡(jiǎn)稱BP & P分析)。

1.5 ＊BEAST物種樹(shù)的構(gòu)建

在*BEAST ver. 2.3.0軟件[35]中構(gòu)建物種樹(shù), 主要步驟包括: 選擇對(duì)數(shù)正態(tài)分布的松散鐘模型作為分子鐘模型, 樹(shù)的先驗(yàn)?zāi)Ｐ驮O(shè)定為Yule過(guò)程; 運(yùn)行4個(gè)獨(dú)立重復(fù), MCMC代數(shù)設(shè)置為20000萬(wàn)代, 取樣頻率為1000; 舍棄前1/4的樣本后, 在Log Combiner ver. 2.3.0軟件[35]中合并每個(gè)獨(dú)立重復(fù)的log文檔和trees文檔; 在Tracer ver. 1.5軟件[36]中估算合并后的log文檔參數(shù), 保證每個(gè)參數(shù)的有效取樣大小大于200; 在Tree Annotator ver. 2.3.0軟件[35]中獲得最大譜系置信樹(shù)。

表 1 種名、采樣地點(diǎn)、個(gè)體編號(hào)及GenBank登錄號(hào)Tab. 1 Species, sampling sites, code and GenBank accession number of all individuals

續(xù)表1

續(xù)表1

表 2 分子標(biāo)記擴(kuò)增使用的引物Tab. 2 Primers for the amplification of molecular markers

1.6 外部形態(tài)特征的計(jì)數(shù)與測(cè)量

統(tǒng)一采用魚(yú)體背部俯視方向左側(cè)進(jìn)行計(jì)數(shù)與測(cè)量, 可數(shù)性狀依據(jù)陳宜瑜[37], 可量性狀依據(jù)Kottelat和Freyhof[38](圖 1)。在Past ver. 1.90[39]軟件下完成可量性狀數(shù)據(jù)的主成分分析。為消除異速生長(zhǎng)的影響, 可量性狀數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換并使用Burnaby方法進(jìn)行校正[40,41]。

2 結(jié)果

2.1 序列特征

本研究使用的5個(gè)單拷貝核基因一起序列總長(zhǎng)7582 bp, 變異位點(diǎn)數(shù)749, 簡(jiǎn)約信息位點(diǎn)數(shù)400。其中, ENC1序列長(zhǎng)度為1290 bp, 變異位點(diǎn)數(shù)101, 簡(jiǎn)約信息位點(diǎn)數(shù)58; MLH3序列長(zhǎng)度為2223 bp, 變異位點(diǎn)數(shù)230, 簡(jiǎn)約信息位點(diǎn)數(shù)115; MSH6序列長(zhǎng)度為1992 bp, 變異位點(diǎn)數(shù)171, 簡(jiǎn)約信息位點(diǎn)數(shù)105; RAG1序列長(zhǎng)度為1449 bp, 變異位點(diǎn)數(shù)88, 簡(jiǎn)約信息位點(diǎn)數(shù)47; rpS7 intron 1序列長(zhǎng)度為628 bp, 變異位點(diǎn)數(shù)159, 簡(jiǎn)約信息位點(diǎn)數(shù)75。所有個(gè)體的GenBank登錄號(hào)見(jiàn)表 1。

2.2 物種界定

圖 1 可量性狀示意圖(參考Kottelat & Jorg[38])Fig. 1 The diagram of morphometric characters (referring to Kottelat & Jorg[38])a. 體長(zhǎng); b. 頭長(zhǎng); c. 背側(cè)頭長(zhǎng); d. 體高; e. 背鰭前長(zhǎng); f. 背鰭后長(zhǎng); g. 腹鰭前長(zhǎng); h. 臀鰭前長(zhǎng); i. 胸腹鰭起點(diǎn)間距離; j. 腹鰭肛門起點(diǎn)間距離; k. 肛門臀鰭起點(diǎn)間距離; l. 背鰭長(zhǎng); m. 胸鰭長(zhǎng); n. 腹鰭長(zhǎng); o. 背鰭基長(zhǎng); p. 臀鰭基長(zhǎng); q. 尾柄高; r. 尾柄長(zhǎng); s. 吻長(zhǎng); t.眼后頭長(zhǎng); u. 眼徑; v. 眼間距(圖中未顯示)a. Standard length (SL); b. Head length (HL); c. Dorsal head length; d. Body depth; e. Pre-dorsal length; f. Post-dorsal length; g. Pre-pelvic length; h. Pre-anal length; i. Distance between pectoraland pelvic-fin origins; j. Distance between pelvic-fin and anus origins; k. Distance between anus and anal-fin origins; l. Length of dorsal fin; m. Length of pectoral fin; n. Length of pelvic fin; o. Length of dorsal-fin base; p. Length of anal-fin base; q. Depth of caudal peduncle; r. Length of caudal peduncle; s. Snout length; t. Postorbital length; u. Eye diameter; v. Eye diameter (not shown in this figure)

基于核基因多位點(diǎn)聯(lián)合序列重建的貝葉斯系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)(圖 2)揭示: 廣義似鮑是多系, 包括五個(gè)單系的譜系A(chǔ)至E; 桂林似鮑與平江似鮑都是單系; 廣義扁嘴似鮑是多系, 包括兩個(gè)單系的譜系A(chǔ)和B。POFAD距離分析(圖 3)支持桂林似鮑、平江似鮑、廣義似鮑譜系A(chǔ)至E與廣義扁嘴似鮑譜系A(chǔ)與B的每個(gè)譜系是獨(dú)立遺傳種群。Structurama分析結(jié)果與POFAD距離分析結(jié)果一致。BP & P分析結(jié)果強(qiáng)烈支持桂林似鮑、平江似鮑、廣義似鮑譜系A(chǔ)至E以及廣義扁嘴似鮑譜系A(chǔ)與B的每個(gè)譜系是不同種(貝葉斯后驗(yàn)概率100%)。

2.3 系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系

基于核基因多位點(diǎn)聯(lián)合序列重建的貝葉斯系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)(圖 2)與*BEAST物種樹(shù)(圖 4)樹(shù)形基本一致。最近的魚(yú)類分子系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系研究[42—44]暗示*BEAST物種樹(shù)比基于核基因多位點(diǎn)聯(lián)合序列重建的貝葉斯系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)更能準(zhǔn)確地反映系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系。因此, 下面僅描述*BEAST物種樹(shù)揭示的結(jié)果。

*BEAST物種樹(shù)(圖 4)揭示的似鮑屬魚(yú)類系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系為: (1)扁嘴似鮑譜系B位于似鮑屬魚(yú)類的基部位置, 是所有其他似鮑屬魚(yú)類的姊妹群(貝葉斯后驗(yàn)概率100%); (2)似鮑譜系A(chǔ)與B是姊妹群關(guān)系, 似鮑譜系C是扁嘴似鮑譜系A(chǔ)的姊妹群; (3)似鮑譜系A(chǔ)+B與似鮑譜系C+扁嘴似鮑譜系A(chǔ)形成姊妹群關(guān)系(貝葉斯后驗(yàn)概率96%—100%), 它們一起是桂林似鮑的姊妹群(貝葉斯后驗(yàn)概率62%); (4)似鮑譜系D與E是姊妹群關(guān)系, 它們一起是平江似鮑的姊妹群(貝葉斯后驗(yàn)概率99%—100%); (5)平江似鮑+似鮑譜系D與E是桂林似鮑+扁嘴似鮑譜系A(chǔ)+似鮑譜系A(chǔ)至C的姊妹群(貝葉斯后驗(yàn)概率99%)。

2.4 形態(tài)特征

似鮑、桂林似鮑與平江似鮑的形態(tài)特征見(jiàn)表 3。可量性狀的主成分分析結(jié)果(圖 5)表明不能分開(kāi)桂林似鮑、似鮑譜系A(chǔ)與B, 但能很好地分開(kāi)似鮑譜系C、D與E; 桂林似鮑+似鮑譜系A(chǔ)與B能與似鮑譜系C至E分開(kāi)。在可數(shù)性狀中(表 3), 側(cè)線鱗的數(shù)目能夠很好地分開(kāi)桂林似鮑(43)與似鮑譜系A(chǔ)至E+平江似鮑(40—42)。似鮑譜系C側(cè)線鱗的數(shù)目(41—42)及背鰭前鱗的數(shù)目(12—13)和似鮑譜系A(chǔ)+B側(cè)線鱗的數(shù)目(40—41)及背鰭前鱗的數(shù)目(10—12)也有一定差異。腹鰭分枝鰭條數(shù)與背鰭前鱗的數(shù)目能夠區(qū)分平江似鮑(腹鰭分枝鰭條數(shù)8; 背鰭前鱗的數(shù)目15)和桂林似鮑+似鮑譜系A(chǔ)至E(腹鰭分枝鰭條數(shù)7; 背鰭前鱗的數(shù)目10—13)。似鮑譜系A(chǔ)與B比較、似鮑譜系D與E比較, 在可數(shù)性狀上幾乎沒(méi)有差異。

3 討論

3.1 我國(guó)似鮑屬魚(yú)類的分類厘定

楊秀平等[6]基于形態(tài)可量性狀的主成分分析結(jié)果認(rèn)為我國(guó)似鮑屬魚(yú)類僅似鮑一種。然而, 本研究基于分子的物種界定分析結(jié)果支持桂林似鮑與平江似鮑是有效種, 并認(rèn)為廣義似鮑譜系A(chǔ)至E以及廣義扁嘴似鮑譜系A(chǔ)與B的每個(gè)譜系是不同種。由于扁嘴似鮑譜系A(chǔ)與B缺乏形態(tài)數(shù)據(jù), 它們的分類有待進(jìn)一步的研究再確定。下面結(jié)合形態(tài)證據(jù)就我國(guó)似鮑屬魚(yú)類的分類進(jìn)行討論。

盡管分子證據(jù)支持分布于韓江至長(zhǎng)江的似鮑譜系A(chǔ)與分布于長(zhǎng)江水系的似鮑譜系B為不同種,然而可數(shù)性狀與可量性狀分析結(jié)果不支持把似鮑譜系A(chǔ)與B劃分為不同種。另外, 似鮑譜系A(chǔ)與B是姊妹群關(guān)系, 兩者在長(zhǎng)江水系均有分布。因此, 從形態(tài)證據(jù)、系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系與地理分布三方面結(jié)合來(lái)看, 似鮑譜系A(chǔ)與B應(yīng)屬于同一物種的不同遺傳譜系?；谒契U譜系A(chǔ)+B分布范圍包括似鮑模式地長(zhǎng)江水系以及其形態(tài)性狀符合Sauvage[45]對(duì)似鮑模式種的形態(tài)描述, 本研究限定似鮑譜系A(chǔ)+B為嚴(yán)格意義似鮑。

圖 2 基于核基因多位點(diǎn)聯(lián)合序列重建的似鮑屬魚(yú)類貝葉斯系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)Fig. 2 Bayesian tree of Pseudogobio fishes based on concatenated sequences of nuclear loci節(jié)點(diǎn)上方為貝葉斯后驗(yàn)概率, 外類群沒(méi)有顯示Above nodes are Bayesian posterior probabilities, and outgroup taxa are not shown

本研究結(jié)果表明分布于我國(guó)北方遼河、大洋河與鴨綠江水系的似鮑譜系C與分布于日本的扁嘴似鮑譜系A(chǔ)形成姊妹群關(guān)系, 它們一起是嚴(yán)格意義似鮑(= 似鮑譜系A(chǔ)+B)的姊妹群(圖 4), 暗示似鮑譜系C是不同種。分子的物種界定分析結(jié)果支持似鮑譜系C作為種成立?？闪啃誀罘治鼋Y(jié)果能很好地區(qū)分似鮑譜系C與嚴(yán)格意義似鮑。在可數(shù)性狀中, 似鮑譜系C側(cè)線鱗的數(shù)目(41—42)及背鰭前鱗的數(shù)目(12—13)與嚴(yán)格意義似鮑側(cè)線鱗的數(shù)目(40—41)及背鰭前鱗的數(shù)目(10—12)也有一定差異。依據(jù)羅云林等[5]對(duì)我國(guó)似鮑屬魚(yú)類的分類厘訂, 似鮑譜系C為他們描述的長(zhǎng)吻似鮑亞種。因此,結(jié)合分子證據(jù)、形態(tài)證據(jù)、系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系與地理分布, 本研究恢復(fù)長(zhǎng)吻似鮑(Pseudogobio longirostris Mori, 1934, 模式地遼河水系遼寧凌源)給予似鮑譜系C分類名。本研究系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系結(jié)果亦表明嚴(yán)格意義似鮑(=似鮑譜系A(chǔ)+B)、長(zhǎng)吻似鮑(=似鮑譜系C)和似鮑譜系D+E均不是姊妹群關(guān)系,暗示似鮑譜系D+E屬于不同種。分子證據(jù)和形態(tài)證據(jù)進(jìn)一步確認(rèn)分布于長(zhǎng)江的似鮑譜系D與分布于甌江的似鮑譜系E各自是不同種, 并支持平江似鮑是有效種, 它們一起形成一單系群。

圖 3 基于Genpofad距離重建的似鮑屬魚(yú)類鄰接網(wǎng)絡(luò)圖Fig. 3 NeighborNet network of Pseudogobio fishes based on Genpofad distances似鮑譜系定義依據(jù)圖 2Pseudogobio vaillanti Clades defined as in Fig. 2

圖 4 基于核基因多位點(diǎn)的似鮑屬魚(yú)類*BEAST物種樹(shù)Fig. 4 BEAST species tree of Pseudogobio fishes based on nuclear loci節(jié)點(diǎn)上方為后驗(yàn)概率值, 外類群沒(méi)有顯示。似鮑譜系定義依據(jù)圖 2Above nodes are posterior probabilities, and outgroup taxa are not shown. Pseudogobio vaillanti Clades defined as in Fig. 2

楊秀平等[6]基于形態(tài)可量性狀的主成分分析結(jié)果認(rèn)為桂林似鮑是似鮑的同物異名。本研究基于形態(tài)可量性狀的主成分分析結(jié)果亦不能分開(kāi)桂林似鮑和嚴(yán)格意義似鮑, 但它們一起能很好地與長(zhǎng)吻似鮑、似鮑譜系D及E分開(kāi)。然而, 系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系結(jié)果表明桂林似鮑與嚴(yán)格意義似鮑+長(zhǎng)吻似鮑+扁嘴似鮑譜系A(chǔ)形成姊妹群關(guān)系, 暗示桂林似鮑是有效種。分子的物種界定分析結(jié)果確認(rèn)桂林似鮑是有效種。側(cè)線鱗的數(shù)目亦能夠很好地區(qū)分桂林似鮑(43)和我國(guó)分布的似鮑屬魚(yú)類其他種(40—42)。因此, 結(jié)合分子證據(jù)、形態(tài)證據(jù)與系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系, 本研究支持桂林似鮑是有效種。

3.2 似鮑屬魚(yú)類的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系與生物地理過(guò)程推測(cè)

夏曦中等[13]采納楊秀平等[6]基于形態(tài)可量性狀的主成分分析結(jié)果認(rèn)為我國(guó)似鮑屬魚(yú)類僅似鮑單種, 并利用線粒體細(xì)胞色素b基因開(kāi)展了我國(guó)廣義似鮑的譜系地理研究。隨后Tominaga等[17,18]使用線粒體細(xì)胞色素b基因?qū)Ψ植加谌毡镜谋庾焖契U進(jìn)行了譜系地理研究。他們的研究均發(fā)現(xiàn)似鮑屬魚(yú)類包括多個(gè)遺傳譜系, 但都沒(méi)有清晰解決似鮑屬魚(yú)類譜系間的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系。本研究利用核基因多位點(diǎn)數(shù)據(jù)首次清楚地解析了似鮑屬魚(yú)類的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系, 揭示平江似鮑是似鮑譜系D+E的姊妹群;桂林似鮑是嚴(yán)格意義似鮑(=似鮑譜系A(chǔ)+B)+長(zhǎng)吻似鮑(=似鮑譜系C)+扁嘴似鮑譜系A(chǔ)的姊妹群; 所有譜系一起與扁嘴似鮑譜系B形成姊妹群關(guān)系。依據(jù)Tominaga等[18]的廣義扁嘴似鮑譜系地理研究,扁嘴似鮑譜系A(chǔ)與B均為日本本島特有。依據(jù)本研究對(duì)我國(guó)似鮑屬魚(yú)類的分類厘定, 平江似鮑與桂林似鮑分布于珠江水系, 嚴(yán)格意義似鮑分布于韓江至長(zhǎng)江的水系, 長(zhǎng)吻似鮑分布于遼河、大洋河與鴨綠江水系, 似鮑譜系D分布于長(zhǎng)江, 似鮑譜系E分布于甌江。結(jié)合上述系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系與譜系的地理分布, 本研究提出以下生物地理過(guò)程是似鮑屬魚(yú)類物種分化的可能原因: (1)扁嘴似鮑譜系B位于系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)的基部位置, 暗示似鮑屬魚(yú)類可能起源于東亞北部地區(qū), 扁嘴似鮑譜系B的物種形成可能是地理隔離造成; (2)桂林似鮑、嚴(yán)格意義似鮑、長(zhǎng)吻似鮑與扁嘴似鮑譜系A(chǔ)一起構(gòu)成一單系群, 四者地理分布不重疊, 推測(cè)四者的物種形成可能是地理隔離造成。同時(shí), 扁嘴似鮑譜系A(chǔ)是長(zhǎng)吻似鮑的姊妹群, 嵌套在似鮑屬魚(yú)類內(nèi)部, 暗示扁嘴似鮑譜系A(chǔ)的物種形成亦可能是擴(kuò)散過(guò)程造成, 即從大陸擴(kuò)散到日本后的地理隔離; (3)平江似鮑、似鮑譜系D與E一起構(gòu)成一單系群, 三者地理分布不重疊, 推測(cè)三者的物種形成可能是地理隔離造成; (4)平江似鮑與桂林似鮑均分布于珠江水系, 且兩者不是姊妹群, 其系統(tǒng)位置均嵌套在似鮑屬魚(yú)類內(nèi)部, 推測(cè)平江似鮑與桂林似鮑的物種形成亦可能是擴(kuò)散過(guò)程造成, 即似鮑屬魚(yú)類祖先通過(guò)兩次擴(kuò)散進(jìn)入珠江水系, 隨后的地理隔離造成。

表 3 似鮑譜系A(chǔ)至E、桂林似鮑和平江似鮑的形態(tài)特征Tab. 3 Morphological characters of Pseudogobio vaillanti Clades A-E, Pseudogobio guilinensis and Pseudogobio banggiangensis

圖 5 似鮑譜系A(chǔ)至E和桂林似鮑的第一與第二主成分得分散點(diǎn)圖Fig. 5 Scatter plots of scores on the first and second principal components for Pseudogobio vaillanti Clades A-E and P. guilinensis

綜上所述, 本研究清楚地對(duì)我國(guó)似鮑屬魚(yú)類進(jìn)行了物種界定, 解析了似鮑屬魚(yú)類的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系。進(jìn)一步的研究應(yīng)基于動(dòng)物命名法則給予似鮑譜系D與E相應(yīng)的分類名稱, 結(jié)合形態(tài)數(shù)據(jù)厘清廣義扁嘴似鮑的分類。同時(shí), 運(yùn)用分子鐘技術(shù)與祖先重建技術(shù)測(cè)試本研究提出的似鮑屬魚(yú)類物種分化的生物地理過(guò)程, 為理解東亞地區(qū)淡水魚(yú)類多樣性空間格局形成過(guò)程提供案例。

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SPECIES DELIMITATION AND PHYLOGENETIC RELATIONSHIPS OF PSEUDOGOBIO FISHES IN THE SUBFAMILY GOBIONINAE

CAO Kai, LI Yu-Huo, HE Huan, LI Ming-Yue and FU Cui-Zhang
(Ministry of Education Key Laboratory for Biodiversity Science and Ecological Engineering, Institute of Biodiversity Science and School of Life Science, Fudan University, Shanghai 200438, China)

Species delimitation and phylogenetic relationships of the genus Pseudogobio fishes in the subfamily Gobioninae remain debated and unresolved. This study used molecular species delimitation methods and morphological analyses to reconstruct phylogenetic relationships of Pseudogobio fishes based on nuclear loci and the classification of this genus in China. The results of Bayesian tree showed that Pseudogobio guilinensis and P. banggiangensis were monophyletic specie, and that P. vaillanti and P. escocinus were polyphyletic species that the former included five Clades AE and the latter was comprised of two Clades A and B. The analyses of POFAD and Structurama showed that each clade of P. vaillanti and P. escocinus were independent genetic populations, and BP & P analysis strongly supported them as different species. The results of *Beast species tree revealed that P. esocinus Clade B occupied a basal position of Pseudogobio fishes; Clades A and B of P. vaillanti were the sister taxon relationship, and P. vaillanti Clade C was the sister taxon of P. esocinus Clade A, and all of them together were the sister group of P. guilinensis; Clades D and E of P. vaillanti were the sister taxon relationship, which were the sister group of P. banggiangensis. A revised classification of Pseudogobio fishes in China by molecular and morphological evidence as follows: P. vaillanti sensu stricto was limited to P. vaillanti Clades A and B; A resurrection of P. longirostris Mori, 1934 was assigned to P. vaillanti Clade C; Clades D and E of P. vaillanti were cryptic species, and P. guilinensis and P. banggiangensis were valid species, respectively.

Cyprinidae; Gobioninae; Pseudogobio; Species delimitation; Phylogeny

Q959.46

A

1000-3207(2017)03-0617-12

10.7541/2017.79

2016-04-27;

2016-08-21

國(guó)家自然科學(xué)基金(31471982)資助 [Supported by the National Natural Science Foundation of China (31471982)]

曹愷(1991—), 女, 浙江衢州人; 碩士研究生; 主要從事魚(yú)類生態(tài)與進(jìn)化研究。E-mail: 13210700119@fudan.edu.cn

傅萃長(zhǎng), 教授, 博士生導(dǎo)師; E-mail: czfu@fudan.edu.cn