白甲鱼属系统发育和地理学研究及白甲鱼的家系鉴定

发布时间：2020-07-20 17:59

【摘要】：近年来,随着人们对环境问题的日益重视,我国淡水鱼类资源的物种多样性与遗传多样性也成为了国内外越来越多的学者的研究对象。而线粒体DNA与微卫星标记作为研究系统发育学与遗传多样性的两种分子标记方法,由于其各自的特点,在生物学上受到了海内外生物学家的喜爱。迄今为止,由于气候变化以及大肆捕捞和水利设施的兴建等人为活动,白甲鱼属的野生资源已遭到极大程度的破坏。针对白甲鱼属进行系统发育学分析,研究其属内物种间的关系及地理格局,对于保护白甲鱼属野生资源有着重大意义。由于白甲鱼作为白甲鱼属的模式种,并且有着生长周期短、繁殖能力强等等特点,白甲鱼成为其属内人工养殖和增殖放流主要对象。然而,在人工繁育过程中,容易因为近亲繁殖导致种质资源退化。因此,准确地掌握亲本及子代的遗传信息是确保种质优良以及制定合理的增殖放流计划的前提条件。本文以白甲鱼属已有的8个物种的全线粒体基因组和白甲鱼为研究对象,分别研究了白甲鱼属的线粒体DNA的基本遗传特征、系统发育学关系和地理学过程以及白甲鱼家系鉴定的微卫星位点筛选、白甲鱼家系鉴定方法以及亲本与子代遗传多样性比较。研究结果如下:(1)白甲鱼属可划分为3个类群:稀有白甲鱼和高身白甲鱼为一个类群;白甲鱼和南方白甲鱼为一个类群;多鳞白甲鱼、小口白甲鱼、粗须白甲鱼和台湾白甲鱼为一个类群。(2)通过初步估算白甲鱼属分歧时间来分析地理分布形成原因,推测出稀有白甲鱼和高身白甲鱼互为姐妹群但又存在较大的地理差距的现象与地质变更有密切关系。(3)从21个已有的白甲鱼微卫星位点中筛选出7个具有较高多态性的位点进行8个白甲鱼父母本及其85个子代的亲缘关系鉴定。7个微卫星位点的等位基因数为(N_A)为4-8,平均等位基因数为5.280,平均多态信息含量(PIC)为0.683。本实验结果显示所有位点多态信息含量(PIC)0.5,为高度多态性,能提供确切的遗传信息。白甲鱼平均杂合度,即平均期望杂合度(H_e)为0.732,平均观测杂合度(H_o)为0.724,7个微卫星位点中除OSI55外,其余位点的杂合度≥0.7,表明这些杂合度已经达到高度多态性遗传标记位点指标。第一个亲本的非排除概率(NE-1P)为0.568-0.789,对第二个亲本的非排除概率(NE-2P)为0.390-0.553,亲本对的非排除概率(NE-PP)为0.208-0.482。(4)将白甲鱼的亲本及子代进行了遗传多样性比较,结果显示7个位点分别在亲本群体和子代群体中信息情况,包括等位基因数(N_A)、等位基因片段长度大小,亲本及子代各自的期望杂合度(H_e)和观测杂合度(H_o)。亲本群体的等位基因数为4-8,平均值为5.280。子代群体的等位基因数为4-8,平均值为5.280。相对于亲本群体的平均期望杂合度0.771,子代群体的期望杂合度为0.731降低不显著(P0.05)。但同时子代的观测期望杂合度0.729和亲本群体0.786相比降低也不显著(P=0.711)。(5)对亲本繁殖的成功率进行了分析,家系鉴定结果表明,7个白甲鱼微卫星位点成功鉴定出4尾父本和4尾母本组成的16对亲本组合。对于父本,其繁殖子代个数为13-31尾;对于母本,其繁殖子代个数为12-30尾。本实验中,所有白甲鱼亲本均参与繁殖,父本的子代比例为15.4%-36.5%,母本的子代比例为14.2%-35.4%。
【学位授予单位】：中南民族大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S917.4
【图文】：

白甲鱼

图 1.1 白甲鱼Fig.1.1 Picture of Onychostoma simum1.2 几种常用的分子标记方法1.2.1 分子标记概述分子标记是遗传标记的一种类型。这种方法的发展主要经历了 4 个阶段：基于形态学上的标记、基于细胞学上的标记、基于生化的标记和分子标记。其中，分子标记作为在前三种标记方法上发展起来的新兴的标记方法，目前已广泛应用于各种生物的种质资源保护、物种进化机制、生物多样性保护和遗传育种研究中[11]。分子标记按标记原理可分为 3 个类型：1. 基于 PCR 技术的标记方法如随机扩增多态性片段 DNA(RAPD)，扩增片段长度多态(AFLP)，微卫星(microsatellite)标记；2. 基于杂交技术的标记方法如限制

结构图,线粒体基因组,鱼类,结构图

[52]。图1.2 鱼类线粒体基因组结构图Fig.1.2 The mitochondrial DNA model structure of Fish1.2.6.2 鱼类 mtDNA 主要特点1) 分子较小、拷贝数多鱼类 mtDNA 片段大小约 16-20 kb，远远小于核 DNA 且 mtDNA 拷贝数多达 1000-10000 个，因此比较容易提取。2) 进化速率快mtDNA 的突变率及进化速度远高于核 DNA[53]，这是可能因为：(1)mtDNA 由于使用其独立的系统进行自我复制而缺乏自我校对、组蛋白保护及修复等机制[54]；(2) 由mtDNA 编码的蛋白质远少于核 DNA；(3) mtDNA 无内含子。3) 编码效率高

白甲鱼,线粒体,后验概率

17NJ法与ML法的系统发育树拓扑结构基本一致，仅在部分节点的拓扑位置和支持率与后验概率中存在差异，且在台湾白甲鱼的分类中存在一定差异(图2.2-图2.4)。BI法中稀有白甲鱼和高身白甲鱼形成姐妹群，处于基部，后验概率为100，这与ML树和NJ树相同。而BI树中南方白甲鱼和白甲鱼形成一个姊妹群(后验概率为100)，然后再和台湾白甲鱼构成姊妹群(后验概率为100)。多鳞白甲鱼、小口白甲鱼和粗须白甲鱼构成一个类群(后验概率为100)这与ML树和NJ树中相同。图2.2 基于线粒体全基因组序列构建的白甲鱼属的ML树Fig. 2.2 The maximum likelihood tree was based on mitochondrial DNA sequence.

【参考文献】