秦岭细鳞鲑的生物学特征及遗传多样性研究

秦岭细鳞鲑的生物学特征及遗传多样性研究

作者:师大云端图书馆 时间:2015-10-16 分类:期刊论文 喜欢:4000
师大云端图书馆

【摘要】秦岭细鳞鲑(Brachymystaxlenoktsinlingensis)为陆封于秦岭山溪涧的冷水种类,属国家Ⅱ级保护野生动物。受现存数量和海拔高度的限制,样品的采集比较困难。因此其生物学特征和遗传多样性方面的研究非常有限,秦岭亚种的分类仍存在争议。本文以陕西省境内洋县酉水河、周至黑河、陇县千河和太白县太白河等水域的秦岭细鳞鲑野生群体为研究对象,通过生物学方法研究其形态特征及消化系统的显微和超微结构;通过FIASCO法首次开发其微卫星标记,并以此分析秦岭南北四个群体的遗传多样性;利用PCR直接测序和步移法(Primerwalking)测定mtDNA全序列并分析其结构特征,同时构建了鲑科鱼类系统进化树,以mtDNA控制区序列分析了群体的遗传变异。以期为种质资源的有效保护和人工养殖提供理论依据。具体获得以下结果:1.生物学特征:分析了洋县酉水河秦岭细鳞鲑群体,其年龄由1-4龄组成,体全长范围136~280mm,体重范围22.9~214g。雌雄比例为1:1.38(χ2=2.362,P>0.05)。所采集样本头部及体侧有一定数目的梅花状圆斑,体侧具不规则的红斑,上下颌、犁骨、腭骨、舌上均有向内倾斜的小齿。有一颌骨包裹在上下颌之间的隔膜上,可移动90度。体长和体质量关系式W=1.97×10-5L2.8686(r2=0.9194,n=100),幂指数“b”与“3”(t=0.64<t0.05=1.96),无明显差异,表现为匀速生长。VonBertalanffy生长方程为:Lt=759.2[1-e-0.143(t+0.51)],Wt=4408.31[1-e-0.143(t+0.51)]。2.消化道结构:消化道包括黏膜层、黏膜下层、肌层和浆膜四层结构。食道黏膜由未分化的黏液细胞和覆层鳞状上皮细胞组成。“U”型胃被分为贲门部、胃体部和幽门部组成,贲门部和胃体部的黏膜下层可见大量的胃腺,幽门部无。肠道盘曲较少,黏膜层为单层柱状细胞,表面分布大量微绒毛。肠道内皮有大量的杯状细胞。指状的幽门盲囊位于肠道前端,数量范围为62~78(平均值67)。电镜观察结果,胃壁有大量腺细胞和黏液细胞,腺细胞中有成熟的微泡系统、大量的胃蛋白酶原、线粒体和高尔基体。肠道吸收细胞具大量微绒毛,肠内含线粒体、溶酶体和大量的杯状细胞颗粒。幽门盲囊可见高密度的脂肪粒,其功能与脂肪的吸收有关。肠道系数为0.607±0.064。3.微卫星标记开发:筛选了176个含有微卫星片段的序列(占所测序列的85.4%)。基于序列侧翼的特点,设计并合成58对微卫星引物,对混合群体进行电泳验证,其中25对引物表现出多态性。这25对引物扩增位点每个座位的等位基因数在3~9之间,期望杂合度(He)的范围为0.3483~0.8992,观测杂合度(Ho)为0.4183~0.8831。经多态性检测证实25对引物有良好的多态性,可用于后续不同群体遗传多样性检测。4.微卫星标记分析群体的遗传多样性:用11对微卫星标记引物分析了酉水河、太白河、石头河和咸宜河群体的遗传多样性。共检测到59个等位基因,各位点的等位基因数(Na)变化范围是3~8,群体的观测杂合度在0.4814~0.6999之间,期望杂合度变化范围是0.6421~0.6980。从变异贡献率来看,有88.98%的遗传变异是来自于群体内个体间的差异,只有11.02%变异来自群体之间。在Hardy-Weinberg平衡条件下,进行P检验,发现各有2、1、2和3个群体位点发生平衡偏离。通过LBD计算四个群体之间的遗传分化与地理距离之间无明显的相关性。经过UPGMA聚类,发现酉水河群体与太白河群体亲缘关系较近,再与石头河群体聚在一起,咸宜河群体与三者关系最远。5.mtDNA结构分析和进化树构建:线粒体基因排列顺序与已知鲑科鱼类一致,其中碱基含量组成:A4700bp(28.2%)、T4449bp(26.7%)、C4783bp(28.7%)、G2733bp(16.4%)。13个蛋白质编码基因全长为11431bp,均以ATG作为起始密码子,终止密码子有TAA、TGA、TAG和不完全T。控制区由中央保守区、终止序列区(TAS)和保守序列区(CSB)三个部分以及一个T-type单核苷酸微卫星序列区和82bp的串联重复序列组成,三个区域由CSB-F和CSB1作为三个区的分界线。基于蛋白编码基因和SrRNA数据集构建进化树,系统发育分析细鳞鲑属和哲罗鲑亲缘关系最近,位于鲑科分支的根部。秦岭细鳞鲑和细鳞鲑蛋白质编码基因数据集的遗传距离为0.21,序列差异为2.1%,推断隔离时间大约为210万年前,两者之间分化程度已达到种间水平。6.控制区序列分析群体遗传变异;以mtDNA控制区序列结构分析四个群体(大剪沟、酉水河、千河和黑河)间的遗传变异。不同群体间或群体内存在控制区长度的异质性。53条序列有18个变异位点。碱基的转换和颠换的比例(R)为1.58。DNAsp软件分析,其中核苷酸多样性Pi为0.00228,单倍型多样性频率为0.598。秦岭南麓的酉水河群体具高的单倍型多样性(h=0.7279),大箭沟群体具高核苷酸多样性(π=0.0032)。单因子方差分析表明,26.2%的变异在不同群体之间,而73.98%的分子变异发生在群体内,说明群体间的分化程度不高。中性检验中Tajima’sD值为-1.3175(P>0.05),歧点分布(Mismatch-distribution)分析图谱呈现多峰型,表明均未发生明显的种群扩张。秦岭细鳞鲑群体有严重小型化趋势。秦岭南北种类之间有一定的分化,秦岭南麓群体有较好适应性特征。群体多样性中等,但仍然要保护其野生资源,防止因数量减少而导致多样性下降。
【作者】刘海侠;
【导师】刘小林;
【作者基本信息】西北农林科技大学,水生生物学,2014,博士
【关键词】秦岭细鳞鲑;形态特征;消化道超微结构;微卫星标记;遗传多样性;

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