中国沿海短蛸（Octopus ocellatus）谱系地理格局与适应性分化研究

发布时间：2020-08-02 17:52

【摘要】：短蛸(Octopus ocellatus)又名饭蛸、小蛸(台湾)、短腿蛸,隶属于头足纲(Cephalopoda)八腕目(Octopoda)蛸科(Octopodidae)蛸属(Octopus),广泛分布于中国渤海、黄海、东海、南海和日本列岛海域。对我国海洋头足类资源的开发,尤其是短蛸资源的开发必然要求能够深入了解其种群遗传结构。基于此,本文采集我国不同海域野生短蛸群体为实验材料,采用形态学多元分析法与线粒体基因组测序技术以及简化基因组学技术相结合,从形态到线粒体及核基因组学水平对中国沿海短蛸群体谱系地理格局与适应性分化进行了研究,为管理保护短蛸种质资源提供理论依据。本研究的主要结果总结如下:1.采用形态学测量法对6个自然地理群体(辽宁旅顺、江苏南通、上海、浙江舟山、福建东山、广东湛江)的短蛸共12个形态变量(体长(L)、胴长(DC)、胴宽(DK)、头长(TC)、头宽(TK)、漏斗长(CC)、漏斗口宽(CK)、第一对腕长(W1)、第二对腕长(W2)、第三对腕长(W3)、第四对腕长(W4)、腕间膜长(WM))指标进行多元分析。基于主成分分析,共构建了三个主成分,主成分一贡献了47.549%,主成分二贡献了13.679%,主成分三贡献了8.497%,累计贡献率达69.743%;由主成分一和主成分二构建的散点图清晰显示出短蛸南北地理群体之间存在较为明显的界限。聚类分析将这6个群体聚为3支,其中大连和南通等长江以北2个群体聚为一支,上海、舟山和湛江等长江以南3个群体聚为一支。而东山群体聚为单独的一支。2.采用全线粒体基因组测序手段分析了我国沿海短蛸8个地理群体(辽宁大连、山东烟台、青岛、江苏南通、上海、福建厦门、东山、广东湛江)共14个个体的遗传地理格局,结果表明我国短蛸资源的遗传多样性比较丰富。短蛸的线粒体基因组全序列长度15977 bp-15990 bp,GC含量在22.40%-22.93%之间。编码13个基因(COI,COII,COIII,ATP6,ATP8,ND1 6,ND4L),22个tRNA,2个rRNA以及一个D-loop区。14个短蛸的线粒体基因组中,含1540个可变信息位点,其中984个简约型信息位点。短蛸线粒体基因组中13个编码蛋白基因的核苷酸多样性指数在0.016-0.06513之间。14条序列共14个单倍型,单倍型多样性指数(Hd)为1,核苷酸多样性指数(pi)0.03224,平均核苷酸差异数(k)514.57。聚类分析表明8群体明显分化为两个类群,一个由大连、青岛、烟台和南通等长江以北群体组成,另一个由上海、东山、厦门和湛江等长江以南群体组成。两类群的遗传距离为0.048;分化系数达0.63544(P0.01)。选取线粒体基因组中遗传变异较高的ATPase 6和ND2基因测序技术进一步对上述8个短蛸地理群体的遗传结构及其变异进行多样本群体分析,得出的群体分化结果同线粒体全基因组的分化结果一致。在575 bp长度ATPase 6基因片段序列中共检测到46个多态位点,8个群体163个个体中共存在14个单倍型,单倍型多样性指数(Hd)为0.670,核苷酸多样性指数(Pi)为0.02833,平均核苷酸差异数为(K)16.434;在639 bp长度的ND2基因片段序列中共检测到69个多态位点,多态位点比例11.52%,8个群体共152个个体中共存在28个单倍型,单倍型多样性指数(Hd)为0.817,核苷酸多样性指数(Pi)为0.03327,平均核苷酸差异数(K)为20.892,此物种的遗传变异水平较其他多数海洋头足类高。聚类结果表明,我国的短蛸群体间存在显著的遗传分化(P0.05),8个群体已明显分化为一个由大连、青岛、烟台和南通等北方群体组成的类群,一个由上海、东山、厦门、湛江等南方群体组成的类群。两类群在ATPase 6基因中显示的分化系数达0.98471(P0.01),基因流0.0078(Nm1),AMOVA检测显示98.47%的遗传差异存在于群体间,1.53%的遗传差异存在于群体内部;两类群在ND2基因中显示的分化系数达0.91252(P0.01),基因流0.048(Nm1),AMOVA检测显示,96.05%的遗传差异存在于群体间,群体内部存在3.95%的遗传差异率。3.基于RADseq(Restriction-site associated DNA sequencing)技术对6个短蛸野生群体的全基因组进行扫描。本研究采集6个野生短蛸群体(辽宁旅顺、山东青岛、江苏南通、浙江舟山、福建东山和广东惠州)共计72个样本进行实验。数据经过滤后共得到了1821 M个标签序列,通过对平均每个个体约10 M个resds的拆分处理得到了共9009个单核苷酸多态性(SNP)位点。遗传分化FST和STRUCTURE分析进一步印证了形态学和线粒体基因组的分析结果,长江南北两大类群分化显著。适应性进化分析表明,除中性进化外,适应性进化可能在群体分化中扮演着重要角色。利用BAYESCENV和LFMM两种方法对位点进行筛选分析共找到了1817个可能受环境选择的位点,通过SEED2软件使其跟参考双斑蛸基因组进行关联分析,两种方法共同筛选出22个SNP位点,通过在NCBI上blast比对得出这些受选择基因主要与能量代谢、信息传递以及形成一些信号通路相关。最终推测这些差异产生的原因可能与当地的海水温度、盐度、溶氧量以及气候等因素影响有关。本研究为丰富保护短蛸种群遗传多样性提供了科学依据。
【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】：

Octopus ocellatus populations性状主成分1 2 3DC/L 0.53 -0.199 0.736DK/L 0.722 0.253 0.314TC/L 0.507 0.297 0.277TK/L 0.748 0.425 -0.144CC/L 0.513 0.589 -0.012CK/L 0.694 0.495 -0.252W1/L 0.834 -0.193 -0.196W2/L 0.781 -0.447 0.048W3/L 0.746 -0.26 -0.064W4/L 0.788 -0.354 -0.206WM/L 0.622 -0.335 -0.213主成分贡献率（％） 47.549 13.679 8.497累计贡献率（％） 47.549 61.246 69.743

图 2-1 短蛸 6 个群体的聚类关系图Fig 2-1 Dendrogram showing the relationhip of six Octopus ocellatus populations2.4 讨论本研究中形态学的数据表明，我国沿海的短蛸群体确存在明显的地理分化，最观的聚类分析结果发现，6 个短蛸群体可明显的区分为长江以北类群（旅顺、南通）长江以南类群（上海、舟山、湛江）及东山类群。该结果也得到主成分分析结果的证，根据第一主成分和第二主成分绘制散点图可以看出旅顺、南通、上海等北方群（湛江除外）组成了散点图的下半部分，而舟山、东山等南方群体组成了散点图的半部分，两者之间存在着较为明显的界限，这表明，我国沿海短蛸类群可能存在南类群的分化，尽管部分群体（如东山）在类群归属上两种方法略有偏差。该结果与们先前基于 DNA 分子标记的数据分析结果相符[103, 104]。基于主成分分析表明，第对腕长（W1/L）、第四对腕长（W4/L）和第二对腕长（W2/L）及头宽（TK/L）等能是短蛸群体形态学分化的主要指标，这几项指标可解释不同群体形态学变异47.549%。其中腕长（W1/L、W4/L、W2/L）可能是区分不同短蛸群体最主要的形学指标，腕长和腕式历来在头足类物种和种群分类中最重要的指标[6]，至于不同地

蛸样品采集地点（大连，烟台，青岛，南通，上海，厦门，东山g location of Octopus ocellatus populations（Dalian，Yantai，QingShanghai，Xiamen，Dongshan，Zhanjiang） 3-1 基于线粒体全基因组研究的 8 个地理群体短蛸样品采集情eographical distribution of eight O. Ocellatu populations sampling i理名称 纬度 经度 分组 GenBank 登Dalian 38°50'19.6"N 121°36'37.8"E A MF029Qingdao 36°03'26.5"N 120°22'54.6"E A MF029Yantai 37°28'24.6"N 121°28'23.1"E A MF029Nantong 32°06'06.5"N 121°36'25.9"E A MF029Nantong 32°06'06.5"N 121°36'25.9"E A MF029Nantong 32°06'06.5"N 121°36'25.9"E A MF029Nantong 32°06'06.5"N 121°36'25.9"E A MF029hanghai 30°50'51.0"N 121°51'06.1"E B MF029hanghai 30°50'51.0"N 121°51'06.1"E B MF029hanghai 30°50'51.0"N 121°51'06.1"E B MF029hanghai 30°50'51.0"N 121°51'06.1"E B MF029Xiamen 24°21'28.9"N 118°12'23.5"E B MF029ongshan 23°38'10.4"N 117°27'43.3"E B MF029

【参考文献】

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本文编号：2778860