口虾蛄不同地理群体线粒体DNA控制区和转录组变异研究

发布时间：2020-07-31 13:04

【摘要】：口虾蛄(Oratosqilla oratoria)隶属于节肢动物门(Arthropoda)、甲壳纲(Crustacea)、口足目(Stomatopoda)、虾蛄科(Squilidae)、口虾蛄属(Oratosquilla),在中国近海区域分布较为广泛,是一种具有较高经济价值的甲壳类。但近年来随着过度捕捞及环境恶化等因素的影响,造成了口虾蛄资源的严重衰退,其资源量也在逐年减少,资源状况不容乐观,所以对口虾蛄的资源保护必须加以重视。本文以西太平洋海域的口虾蛄为研究对象,广泛采集口虾蛄群体样品,利用线粒体DNA控制区和转录组测序对口虾蛄种群间的遗传结构和群体间的相关变异进行了较为系统的分析和研究,揭示口虾蛄现有种群结构以及不同地理群体的适应进化,为口虾蛄种质资源学的研究奠定基础,为我国口虾蛄资源的渔业管理提供了基础数据。一、为了检验长江冲淡水形成的物理屏障对口虾蛄遗传多样性产生的影响以及研究口虾蛄群体内部精确的遗传结构,采用线粒体DNA控制区对黄渤海,东海,南海以及日本海域的口虾蛄进行了遗传结构分析。对13个地理群体的口虾蛄共309个个体进行序列分析,共定义了308个单倍型,平均单倍型多样度为1.0000±0.0003,平均核苷酸多样度为0.1720±0.0817;单倍型邻接树显示口虾蛄分为两个明显的谱系分支,这两个分支在中国近海群体中并不重叠,以长江口为界分为南北两个群体,但在日本群体中两个支系同时存在;AMOVA分析和Fs_T值分析结果表明口虾蛄三个群体(北方群体、南方群体和日本群体)间的遗传分化较高,但是种群内部并没有较为明显的遗传分化;中性检验结果和核苷酸不配对分布结果均表明口虾蛄历史上经历过群体扩张事件。本研究分析了4个不同海域的13个地理群体的口虾蛄的遗传结构及遗传多样性,为保护和合理利用口虾蛄资源以及对口虾蛄资源的管理提供了有效的分子生物学依据。二、为进一步阐明口虾蛄群体的遗传变异,采用第二代测序(RNA-seq)技术对口虾蛄进行转录组的测序、组装和功能分析,比较不同群体间转录组差异。本研究采集了青岛和舟山的口虾蛄样品,利用IlluminaHiSeq?2000技术对口虾蛄进行转录组测序和分析,两个群体的口虾蛄经高通量测序后获得的转录组数据组装拼接后,共获得60,223条Unigene,平均长度为897 nt,青岛群体获得121,606条Unigene,舟山群体获得157,584条Unigene。共有41,373条Unigene比对到Nr,KEGG,COG,GO等数据库中,比对数目分别是Nr(34,930条)、KEGG(26,052条)、COG(15,746条)和GO(8,990条)。其中Nr比对率最高的物种是加州双斑蛸(Octopus bimaculoides)和内华达古白蚁(Zootermopsis nevadensis)。两个群体口虾蛄的差异表达基因为11391个。其中上调基因为6477个,下调基因为4914个。对差异表达基因进行GO功能分析和Pathway富集分析,得到61个不同的GO功能分类和257个代谢通路。其中包含2个GO功能显著性富集分类和40个显著性富集代谢通路。GO显著富集表现在氧化还原酶活性和酰基Coa脱氢酶活性两个生物功能,显著性富集代谢通路主要表现在生理生化代谢途径和信号传导途径。对两个群体口虾蛄的转录组数据分别进行SNP分析。在青岛群体的口虾蛄中检测出个95810个SNP多态位点,转换位点有59749个,颠换位点有36061个;舟山群体的口虾蛄共检测出100598个多态位点,转换位点有65178个,颠换位点有35420个。三、本文采用高通量测序技术获得的口虾蛄转录组测序数据,筛选具有多态性的SSR标记。共获得67,657个微卫星位点,其中双碱基重复和三碱基重复的SSR较多,分别有30,235个和17,590个,占总数的44.69%和26%。共获得230种重复类型,在双碱基重复的SSR中,重复类型最多的是AC/GT重复(14064)。在三碱基重复的SSR中,重复的优势类型是AGG/CCT重复(5344)。从中挑选双碱基重复次数在10次以上,三碱基重复次数在7次以上,四碱基重复次数在6次以上,五碱基和六碱基重复次数在5次以上的微卫星引物共50对进行合成。用北海24个口虾蛄样品进行验证,获得条带清晰和多态性好的引物6对,进一步进行口虾蛄遗传多样性的研究。本研究基于线粒体DNA控制区和转录组对口虾蛄不同群体间的遗传结构和遗传变异进行了探究。控制区结果将口虾蛄划分为三个群体(北方群体、南方群体和日本群体),群体间的遗传分化明显,但群体内部的遗传分化并不显著,也没有明显的遗传结构存在,可以将3个群体划分为三个管理单元进行渔业资源管理。转录组测序结果表明青岛群体口虾蛄和舟山群体口虾蛄南北两个种群在表达量上存在较大的差异,这可能是由于口虾蛄长期对环境适应性的不同引起的,需要对其进行下一步的研究。
【学位授予单位】：浙江海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S917.4
【图文】：

口虾蛄,绪论

第一章绪论第一章绪论及分布atoria），隶属节肢动物门（Arthropo虾蛄科（Squilidae）、口虾蛄属（O口虾蛄是一种在浅海中较为常见的中出现，白天潜伏夜间觅食。广泛分日本及中国沿海、菲律宾、马来半岛海，南海近海均有发现，其中黄渤类[4]。

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图 1-2 线粒体 DNA 结构图Tab 1.2 Structure drawing of mitochondrial DNA线粒体 DNA 控制区（mtDNA control region）作为线粒体基因组的非编码区域控制 RNA 和 DNA 的合成，是线粒体 DNA 基因组中多态性最高的一个区域[30]。可由于缺乏编码的压力，控制区进化速度相对较快，其序列的变异不仅有核苷酸之间替换，还有不同长度核苷酸序列的缺失、插入或不同拷贝数的串联重复，会影响线体的复制和转录[31]。具有变异快，多态性高等特点，可以有效地探讨种内遗传结构近缘种间的遗传变异关系。作为分子核基因标记的有效补充，目前已广泛应用于种鉴定、遗传多样性、地理系统等领域[32,33]。1.2.2 转录组测序转录组(transcriptome)广义上指某一生理条件下细胞内所有转录产物的集合，包信使 RNA、核糖体 RNA、转运 RNA 及非编码 RNA；狭义上指所有 mRNA 的集合[3转录组测序的研究对象为特定细胞在某一功能状态下所能转录出来的所有 RNA 的和，主要包括 mRNA 和非编码 RNA[35]。转录组研究是基因功能及结构研究的基础

示意图,口虾蛄,洋流,采样地点

第二章基于线粒体 DNA 控制区的口虾蛄群体遗传结构分析线粒体 DNA 控制区是线粒体基因组长度最长也是变异最大的区域，属于非编码区，受选择压力小，突变率高，含有更为丰富的遗传变异信息[47]。为进一步阐明口虾蛄群体内部的遗传结构，采用进化速率较快的线粒体 DNA 控制区，对西北太平洋海域的口虾蛄进行遗传多样性分析，探讨口虾蛄群体间的遗传结构、遗传多样性和种群动态等，建立口虾蛄渔业资源管理单元，为口虾蛄渔业资源的管理保护提供理论依据。2.1 材料与方法2.1.1 实验材料2011 年至 2016 年采集黄渤海、东海、南海和日本海域 13 个地理群体共 309 个口虾蛄个体。各口虾蛄群体的采样信息见图 2-1 和表 2-1。口虾蛄样品活体运回实验室，经形态鉴定后，取背部肌肉于 95％酒精中保存以备 DNA 提取。

【参考文献】