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大泷六线鱼（Hexagrammos otakii）生物学特征与遗传多样性研究

作　者: 刘奇
导　师: 高天翔
学　校: 中国海洋大学
专　业: 渔业资源
关键词: 大泷六线鱼遗传多样性生物学特征线粒体DNA控制区微卫星
分类号: S917.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

六线鱼科Hexagrammidae鱼类广泛分布于北太平洋各边缘海沿岸。一般六线鱼科鱼类属近海冷温性底层鱼类,分布范围从中国的黄海一直到墨西哥的下加利福尼亚(Baja California)沿岸。大泷六线鱼分类地位为六线鱼科Hexagrammidae、六线鱼属Hexagrammos。大泷六线鱼是地方性鱼种,随着近海捕捞压力的加大和海域的污染,大泷六线鱼渔业资源和遗传多样性衰退日趋严重。六线鱼属鱼类在形态和生态学上都表现出显著的变异,如斑头鱼因为只有一条侧线与六线鱼属其它鱼类不同,被单独列为斑头鱼属(Agrammus)。在遗传上也发现了六线鱼属鱼类之间的杂交现象。然而目前在分子水平上除了六线鱼科鱼类分子系统的研究外,六线鱼鱼类的遗传结构和遗传多样性研究较少。本研究采用多种分子标记和形态多变量分析对黄渤海和日本海沿岸大泷六线鱼群体生物学特征、遗传多样性和遗传结构进行了研究,阐述系统地理格局,为大泷六线鱼资源的合理利用与科学管理提供重要的生物学和遗传学资料和依据。运用主成分分析、聚类分析、多变量解析和单因子方差分析方法开展了北黄海丹东、大连及烟台3个海区的160尾大泷六线鱼(Hexagrammos otakii)7个分节特征和16个量度特征的比较分析。多重比较和单因子方差分析结果显示3个群体分别在3-6个形态特征上存在显著性差异。聚类分析结果显示3个群体间存在一定程度的分化,丹东群体与大连、烟台群体有明显差异。丹东群体在体长、体重、性腺成熟度等方面比大连、烟台群体高。而丹东群体体长-体重关系式(W=aLb)参数a,b及相关系数R也与其它两海区存在显著的差异。通过计算差异系数,根据Mayr等提出的75%规则,可以认为北黄海大泷六线鱼种群间已有一定程度的分化。对采自中国和日本沿岸的11个地理群体,275个个体线粒体DNA控制区序列进行了分析,探讨了黄渤海和日本海大泷六线鱼种群的组成和群体遗传结构。研究结果发现,所有群体都表现出很高的单倍型多态度(平均为0.965±0.006)和偏低的核苷酸多样度(平均为0.007±0.004)。基于所有单倍型构建的邻接关系树的拓扑结构显示,大泷六线鱼在研究范围内系统发育水平上为一个连续的类群。分子方差分析和群体间分化指数FST值的结果显示,群体间存在较小但显著的群体遗传结构,而且偏北部群体组和偏南部群体组之间出现了显著的分化。其中招远群体可能由于“奠基者效应”缺乏主体单倍型。中性检验和核苷酸不配对分布分析的结果显示,大泷六线鱼经历了晚更新世的群体扩张。利用跨种扩增方法,筛选了7对适合大泷六线鱼群体分析的微卫星引物(有3对引物是来自十线六线鱼)。利用这7对微卫星引物,研究了中日沿岸的11个地理群体的遗传变异。所有11个群体样本利用这7个标记对等位基因数和期望杂合度进行了测度。研究结果发现招远群体在2个位点偏离Hardy-Weinberg平衡,在后续分析中给予剔除。群体间分化指数FST值的结果显示群体间存在较大且极为显著的遗传分化。基于群体间DA遗传距离构建的UPGMA树显示,北黄海群体,海州湾群体各单独分为一支,且具有较高的支持率。与模型聚类法STRUCTURE软件模拟结果一致。从遗传距离来看日本两个群体与中国群体亲缘关系较远。针对国内外学者在六线鱼科鱼类形态及分子水平上不近相同的研究结果,本研究以在我国分布的4种六线鱼类为主要研究对象,运用线粒体COI、细胞色素b、16S rRNA、D-loop片段为标记独立地和运用几种标记的贝叶斯联合模型综合地探讨了六线鱼类在属级、种级水平上的系统演化关系,研究结果发现除16SrRNA基因外,其余片段以及联合模型所构建的系统树拓扑结构完全一致,都支持将斑头鱼归为六线鱼属,而且和大泷六线鱼亲缘关系最近,属于六线鱼科中分化较晚的种类。根据形态生物学特征、线粒体DNA控制区和微卫星研究结果显示,大泷六线鱼不同地理群体生物学特征、线粒体和核基因水平上都存在不同程度分化,群体间存在较为显著的遗传结构。大泷六线鱼有限的扩散能力,群体间繁殖期的分异以及近海回旋流的存在可能是促使大泷六线鱼的遗传分化的原因。本研究结果对于大泷六线鱼渔业资源保护和管理具有重要的意义。

全文目录

摘要  5-7
Abstract  7-13
1 绪论  13-27
  1.1 鱼类遗传多样性的研究方法  13-21
    1.1.1 形态学研究方法  13-14
    1.1.2 DNA多态性研究方法  14-21
  1.2 大泷六线鱼研究现状  21-26
    1.2.1 大泷六线鱼的分类地位及分布  21-22
    1.2.2 大泷六线鱼的形态学特征  22
    1.2.3 大泷六线鱼的生物学特征  22-23
    1.2.4 大泷六线鱼行为学研究  23
    1.2.5 大泷六线鱼遗传学研究  23-25
    1.2.6 我国分布的六线鱼科其他几种鱼类概况  25-26
  1.3 论文研究目的和意义  26-27
2 北黄海大泷六线鱼主要生物学特征比较分析  27-39
  2.1 前言  27-28
  2.2 材料与方法  28-29
    2.2.1 样品采集  28
    2.2.2 实验方法  28-29
  2.3 结果  29-35
    2.3.1 分节特征分析  29
    2.3.2 主成分分析  29-30
    2.3.3 聚类分析  30-31
    2.3.4 单因子方差分析  31-32
    2.3.5 差异系数(CD)分析  32-33
    2.3.6 生长特性分析  33-34
    2.3.7 繁殖特性分析  34-35
  2.3 讨论  35-39
    2.3.1 分节特征分析  35
    2.3.2 主成分分析和聚类分析  35-36
    2.3.3 单因子方差分析和差异系数分析  36
    2.3.4 生长特性、繁殖特性分析  36-37
    2.3.5 群体间差异成因分析  37-39
3 大泷六线鱼群体控制区序列分析  39-58
  3.1 前言  39-40
  3.2 实验材料  40-41
  3.3 实验方法  41-45
    3.3.1 基因组DNA提取  41-42
    3.3.2 控制区片段的PCR扩增及检测  42-43
    3.3.3 PCR产物的纯化及测序  43
    3.3.4 数据分析  43-45
  3.4 结果与分析  45-53
    3.4.1 控制区序列变异分析  45
    3.4.2 单倍型间关系  45-49
    3.4.3 群体遗传结构  49-51
    3.4.4 历史动态  51-53
  3.5 讨论  53-58
    3.5.1 大泷六线鱼系统发育水平  53-54
    3.5.2 大泷六线鱼群体遗传结构与扩散能力  54-56
      3.5.2.1 群体间遗传分化探讨  54
      3.5.2.2 组群间遗传分化探讨  54-56
    3.5.3 大泷六线鱼历史动态  56-58
4 大泷六线鱼群体微卫星遗传多样性分析  58-87
  4.1 大泷六线鱼、斑头鱼可用微卫星引物跨种筛选  58-69
    4.1.1 前言  58-60
    4.1.2 实验材料  60
    4.1.3 实验方法  60-62
    4.1.4 结果与分析  62-67
    4.1.5 讨论  67-69
  4.2 大泷六线鱼群体遗传多样性的微卫星分析  69-87
    4.2.1 前言  69-70
    4.2.2 实验材料  70
    4.2.3 实验方法  70-73
    4.2.4 结果与分析  73-81
    4.2.5 讨论  81-87
5 基于4种线粒体DNA片段序列探讨六线鱼科鱼类的分类地位  87-118
  5.1 前言  87-88
  5.2 实验材料  88-90
  5.3 实验方法  90-93
    5.3.1 基因组DNA提取  90
    5.3.2 各片段的PCR扩增及检测  90-91
    5.3.3 PCR产物的纯化及测序  91-92
    5.3.4 序列分析  92-93
  5.4 结果与分析  93-111
    5.4.1 基于线粒体COI基因序列分析结果  93-97
    5.4.2 基于线粒体Cyt b基因序列分析结果  97-101
    5.4.3 基于线粒体16S rRNA基因序列分析结果  101-105
    5.4.4 基于线粒体D-loop片段序列分析结果  105-109
    5.4.5 3种线粒体DNA基因序列联合模型分析结果  109-111
  5.5 讨论  111-118
    5.5.1 各片段序列变异分析  111-112
    5.5.2 各片段独立分析与联合分析结果探讨  112-114
    5.5.3 形态学研究与分子研究结果的比较  114-116
    5.5.4 六线鱼科鱼类系统演化过程探讨  116-118
参考文献  118-130
致谢  130-131
个人简历  131
发表的学术论文  131

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