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长吻(鱿)是我国特有的经济价值较高的珍稀鱼类物种,曾经分布于辽河、黄河、淮河、长江、珠江和闽江。近几十年来,由于过度捕捞、环境污染、人为干扰等因素造成野生种群资源量快速下降,在许多河流中已经或近乎消失。目前,长吻(鱿)主要分布于长江干流和少数湖泊中。在长江干流的上游,三峡大坝是世界上最大的水电站,葛洲坝是最早建设的水电站。大坝的上游和下游之间在地貌和水文等特征方面发生了明显的变化。人为导致的片断化可能引起长吻(鱿)的种群结构和遗传分化,及遗传多样性的减少。本研究基于线粒体DNA(mitochondrial DNA)控制区(control region或D-loop)和细胞色素b(cytochoromeb,cyt b)及核DNA微卫星标记(microsatellite)等分子标记技术分析长吻(鱿)在长江上中下游12个取样群体(宜宾,重庆,万州,宜昌,武汉,黄石,九江,彭泽,安庆,无为,南京,南通)的遗传多样性、种群结构和种群历史动态,并探讨其形成机制及三峡大坝和葛洲坝的可能影响。论文主要包括以下几部分:
1.遗传多样性研究概要及鱼类线粒体研究概述。
2.通过分析采自长江水域的长吻雏mtDNA控制区和细胞色素b的序列,研究其遗传变异和种群结构。结果显示:基于线粒体控制区,132个体具有61个单元型,单元型多样性高(h=9770±0.0041),但核苷酸多样性低(π=0.0081±0.0043)。通过线粒体细胞色素b揭示132个体具有22个单元型,单元型多样性(h=0.5417±0.0519)和核苷酸多样性低(π=0.0019±0.0012)均低于控制区。中接网络分析揭示两个星型分布模式。歧点分布分析均发现一个光滑的单峰分布,这暗示:在瓶颈效应之后,这个物种经历了种群扩张或者起源于较小的奠基种群。细胞色素b的种群扩张的时间与来自控制区的计算结果相似,分别在139000~348000年前和大约在169000~337000年前,即处于更新世中期。分子变异分析(AMOVA)和系统发生重建分析均未能把来自不同地理种群或不同水域的单元型分为独立的进化枝,特别是位于葛洲坝和三峡大坝上下游的种群,这暗示近期建立的大坝可能还没有显著影响长吻鲵的种群分化。
3.通过磁珠富集的方法分离长吻(鱿)的微卫星分子标记。将基因组DNA酶切,梯度离心收集300~800bp片段并纯化,连接Olig0接头,用生物素标记的寡核苷酸(CA)15作探针与其杂交,杂交复合物结合到包被有链霉亲和素的磁殊上,然后将这些片段洗脱,PCR扩增,进行克隆构建“基因组文库”,再通过荧光标记的探针(CA)15进行2次杂交筛选,所得到的阳性克隆测序。选取36个阳性克隆并测序,设计并合成22对经PCR筛选,其中17对引物扩增出多态性条带在30尾长吻(鱿)个体中检验。结果表明:这些微卫星位点具有较高的多态性,可以用于长吻(鱿)种群结构和遗传多样性等研究。
4.运用多态性较高的10对微卫星引物,对12个种群141个体进行了遗传结构分析,结果表明:长吻(鱿)具有较高的遗传多样性,10对微卫星引物共检出232个等位基因,12个种群的平均期望杂合度为0.8918。AMOVA和种群的成对比较(Pair-wisecomparison)分析表明,不同种群之间的遗传分化水平低,但是具有显著的固定指数,这提示长江水域长吻(鱿)在遗传上是相连的。低水平的遗传分化表明近期修建的大坝可能没有改变长吻(鱿)的遗传多样性。这被分配检验进一步支持。另外,瓶颈效应分析表明,长吻(鱿)种群在近期经历了遗传瓶颈。