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东亚特有鲤科类群的DNA条形码研究及其系统发育分析

作　者: 彭居俐
导　师: 何舜平；王丁
学　校: 中国科学院研究生院（水生生物研究所）
专　业: 动物学
关键词: DNA条形码 CO1基因 东亚特有鲤科鱼类 鲌亚科 鲌属
分类号: Q951
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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引　用: 3次
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内容摘要


DNA条形码(DNA Barcoding)作为一种新兴的分类学技术引起了越来越多生物学家的关注。作为一种新的物种鉴定手段,DNA条形码由于其快速简便的操作过程能够广泛地进行科学应用,尤其是在保护生物学和生物多样性调查等领域。DNA条形码技术是通过对一个标准目的基因的DNA序列进行分析从而对物种进行鉴定。用于DNA条形码研究的标准基因,一方面应该足够保守,能够利用通用引物进行大范围的扩增;另一方面应该有足够的变异来区分不同物种DNA序列从而进行鉴定。因此,在鉴定不同物种类群时需要选择有效的目的基因。近期备受研究者关注的DNA条形码基因为线粒体CO1基因序列。东亚特有鲤科类群是鲤科鱼类在适应青藏高原隆起过程中形成的东亚季风性气候下而分化的一个类群。此类群经历了爆发式物种形成过程,因其特殊的物种分化模式,线粒体CO1基因能否在此类群中表现出足够的遗传差异,以及能否准确地对此类群物种进行鉴定有待进行研究探讨。本研究将验证线粒体CO1基因在东亚特有类群中进行DNA条形码研究的可行性,并且拟基于线粒体CO1基因序列探讨东亚特有鲤科鱼类的系统发育关系。本论文的研究内容可大致分为2个部分:(1)分别以鲌属、鲌亚科和东亚特有鲤科类群为研究对象,检测线粒体CO1基因在这些类群中进行物种鉴定的可行性。可行性的分析主要从遗传距离差异和系统发育树结构两方面进行探讨。其中遗传距离分析均在MEGA3.0软件中进行,系统发育树的构建在PAUP和MrBayes软件中完成。对鲌属物种的DNA条形码研究而言,其种间遗传距离显著地大于种内遗传距离,并且同一物种的不同个体均形成高支持率的单系,说明在鲌属类群中线粒体CO1基因是一个有效的DNA条形码标准基因。鲌亚科类群的遗传距离结果显示物种的种间遗传距离大于种内遗传距离;得到的邻接树、最大简约树和贝叶斯树显示出同一物种的不同个体均形成高支持率的单系。因此得出结论,线粒体CO1基因能够对鲌亚科物种进行有效的物种鉴定。对整个东亚特有鲤科鱼类平均种间遗传距离分析,发现其平均种间遗传距离显著大于鲌亚科平均种间遗传距离(鲌亚科平均种间遗传距离远大于平均种内遗传距离),据此推断线粒体CO1基因能在东亚特有类群中有效的进行物种鉴定。并且经论证DNA条形码在东亚特有鲤科鱼类中的有效性,为构建东亚特有鲤科鱼类的DNA条形码数据库奠定了基础。(2)为探讨东亚特有鲤科类群的单系性以及其内部物种的系统发育关系,本研究将实验获得的线粒体CO1基因序列与GenBank中下载的序列相结合构建鲤科鱼类的系统发育树。系统发育树的拓扑结构显示鲤科鱼类分为三个类群,波鱼类群位于系统树的基部,鲃系与雅罗鱼系互为姊妹群。在雅罗鱼支系中,东亚特有鲤科鱼类的单系性得到重现,并且支持鲌类物种的单系性。但基于线粒体CO1基因序列的系统发育分析,东亚特有类群内部各分类单元的相互关系依然没有得到很好的解决,结果表明线粒体CO1基因无法提供足够的系统发育信息来解决东亚特有鲤科鱼类内部类群的系统发育关系。

全文目录


摘要  6-8
Abstract  8-10
第一章 引言  10-26
  一 DNA条形码综述  10-15
    1 DNA条形码研究的发展历史  10-11
    2 DNA条形码的原理  11
    3 DNA条形码研究的优势  11-13
    4 DNA条形码的研究进展  13-15
      4.1 DNA条形码在不同类群中的研究  13-14
      4.2 DNA条形码数据库建设的进展  14
      4.3 DNA条形码进行物种鉴定的部分研究结论  14-15
  二 东亚特有鲤科鱼类研究综述  15-18
    1 东亚鲤科鱼类综述  15-16
      1.1 物种多样性  15
      1.2 区系组成  15-16
    2 东亚特有鲤科类群的定义及范围  16-18
  三 分子进化与分子系统学  18-24
    1 分子进化模型与序列分歧度计算  18-21
      1.1 核苷酸序列进化模型  18-19
        1.1.1 Jukes-Cantor单参数模型  18-19
        1.1.2 Kimura二参数模型  19
      1.2 蛋白质编码序列进化  19-20
      1.3 核苷酸序列分歧度  20-21
    2 分子系统学  21-22
      2.1 基本原理  21
      2.2 系统树  21-22
    3 分子系统树的构建  22-24
      3.1 距离矩阵法  22-23
        3.1.1 算术平均的不加权对群法（UPGMA）  23
        3.1.2 邻接法（NJ）  23
      3.2 最大简约法  23-24
      3.3 最大似然法  24
  四 本论文研究目的  24-26
第二章 材料与方法  26-38
  一 实验所用标本  26-30
  二 实验器材  30
  三 实验方法  30-35
    1 基因组DNA的提取  30-33
    2 PCR扩增  33-34
    3 PCR产物回收  34-35
    4 基因测序  35
  四 数据分析  35-38
    1 序列的对位排列  35
    2 序列的初步分析  35-36
    3 系统发育分析  36-38
      3.1 邻接法（NJ）  36
      3.2 最大简约法（MP）  36-37
      3.3 最大似然法（ML）  37
      3.4 贝叶斯法（BI）  37-38
第三章 结果和讨论  38-76
  一 基于CO1 基因的鲌属鱼类DNA条形码研究  39-44
    1 研究结果  39-42
      1.1 CO1 基因序列特征及其变异  39-40
      1.2 分子系统树  40-42
    2 讨论  42-44
  二 鲌亚科鱼类DNA条形码研究  44-62
    1 研究结果  44-57
      1.1 序列变异情况  44-48
      1.2 遗传距离分析  48-52
      1.3 系统发育关系  52-57
    2 讨论  57-62
      2.1 CO1 基因序列进行物种鉴定的标准  57-58
      2.2 CO1 基因与1651RNA基因、rp57 基因和RAG2 基因变异度的比较  58
      2.3 鲌亚科物种DNA条形码可行性分析  58-60
      2.4 DNA条形码介导的新种发现  60-61
      2.5 DNA条形码数据库的建立  61-62
  三 东亚特有鲤科类群的系统发育研究  62-76
    1 研究结果  63-72
      1.1 序列变异情况  63-67
      1.2 系统发育结果  67-72
    2 讨论  72-76
      2.1 DNA序列变异和遗传分析  72
      2.2 东亚特有鲤科鱼类的单系性研究  72-73
      2.3 东亚特有鲤科类群间的系统发育关系  73-76
第四章 结论  76-77
参考文献  77-84
已发表文章  84-85
致谢  85

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