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斑尾刺虾虎鱼的遗传多样性与群体遗传结构研究

宋晨雨

斑尾刺虾虎鱼的遗传多样性与群体遗传结构研究

宋晨雨1
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作者信息

  • 1. 中国海洋大学
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摘要

斑尾刺虾虎鱼(Acanthogobiusommaturus)隶属于硬骨鱼纲(Osteichthyes)、鲈形目(Perciformes)、虾虎鱼亚目(Gobioidei)、虾虎鱼科(Gobiidae)、刺虾虎鱼属(Acanthogobius),是一种广盐性、营底栖生活的鱼类,广泛分布于我国的河口、近海,以及朝鲜、日本和印度尼西亚等的近海海域。本研究采用线粒体DNA标记、微卫星标记以及简化基因组测序技术(GBS)三种手段,评估分析了中国近海斑尾刺虾虎鱼不同地理群体的遗传多样性水平和遗传分化格局,并对形成和维持现有遗传差异的原因进行了详细的阐述和探讨。主要研究结果如下: 1.斑尾刺虾虎鱼线粒体DNA控制区结构及其群体遗传学研究 (1)对采自我国近海的斑尾刺虾虎鱼群体的线粒体DNA控制区全序列进行了测定,并对控制区全序列的结构及组成特征进行了比较分析。研究结果表明,斑尾刺虾虎鱼控制区全序列长度为977bp,其中终止序列区、中央保守区(CSB-E和CSB-D)以及保守序列区(CSB-1、CSB-2和CSB-3)均被识别,未发现中央保守区的CSB-F序列和串联重复序列。本研究所识别出的斑尾刺虾虎鱼控制区结构与许多海洋鱼类具有很大的相似性,且75%的变异发生在其控制区的高变区域。 (2)基于控制区高变区序列对斑尾刺虾虎鱼5个群体进行了遗传多样性及遗传结构的评估和分析,通过结合以前的研究结果,发现斑尾刺虾虎鱼群体的遗传多样性较高,不同地理群体间存在着明显差异;遗传分化指数Fst结果显示,总体上群体间遗传分化为中等水平,其中分布在渤海周围的群体与分布在东海周围的群体之间的遗传分化相对较大,推测地理距离可能是造成群体间的遗传分化的主要原因;另外对不同年份采集的青岛、舟山和厦门群体之间的遗传多样性及遗传分化进行了比较分析,结果表明厦门群体的遗传多样性较十年前有所下降,2007年和2018年间采集的两个舟山群体间存在着微弱的遗传分化。 2.基于微卫星标记的斑尾刺虾虎鱼群体遗传学研究 (1)运用Illumina高通量测序技术对斑尾刺虾虎鱼样品进行测序,建立微卫星文库并筛选出富含微卫星的片段4756个,具有引物片段的微卫星数量为4542个,其中三核苷酸序列的数目最多。基于高通量测序的结果利用Primer5软件设计斑尾刺虾虎鱼的微卫星引物,经筛选共合成141对引物,通过聚丙烯酰胺凝胶电泳最终筛选得到24对具有多态性的引物。遗传多样性评估结果显示,在24对引物中共检测到271个等位基因,平均观测杂合度(Ho)为0.665,平均期望杂合度(He)为0.880,所有的位点均表现为高度多态性(PICgt;0.50)。 (2)从我们筛选的24对微卫星引物中选择多态性较好的14对引物对斑尾刺虾虎鱼5个群体进行遗传多样性和遗传结构研究。结果表明5个群体均具有较高的遗传多样性水平;5个群体间的遗传分化较小(Fst=0.0228);UPGMA树分析结果表明,昌邑、乳山、厦门和青岛四个群体先聚类,然后与舟山群体聚类;Structure分析结果显示当K=2时出现最高值,即斑尾刺虾虎鱼群体的最佳分配模式是2个自由组群。 3.基于GBS测序技术的斑尾刺虾虎鱼群体遗传学研究 采用简化基因组技术(GBS)对斑尾刺虾虎鱼4个群体共112个个体进行群体基因组学分析,以评估斑尾刺虾虎鱼基因组范围内的遗传多样性水平和遗传分化格局。结果显示共获得48.96G的高质量测序数据量,并鉴定出19159个SNP位点,其中1088个为离散位点。遗传分化指数Fst结果显示,无论是基于所有SNP位点和离散位点的两两群体间的Fst值均显示最大的遗传分化出现在舟山和其他群体之间。群体admixture分析结果显示,舟山群体与其他三个群体分离,佐证了遗传分化指数Fst值显示的结果,且基于离散位点分析的主成分分析结果显示了更明显的分组信息。我们推断产生这种遗传分化模式的原因可能是由于生物地理隔离(例如长江冲淡水)和特定位点的趋异进化造成的,本地适应性进化可能在斑尾刺虾虎鱼舟山群体遗传分化过程中起到了重要的作用。

关键词

斑尾刺虾虎鱼/遗传多样性/遗传结构/基因组测序

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授予学位

硕士

学科专业

渔业

导师

宋娜

学位年度

2020

学位授予单位

中国海洋大学

语种

中文

中图分类号

Q95
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