中韩俄沿海刺参种质遗传结构分析及深海海参的生物进化研究

发布时间：2020-10-26 10:02

　　 刺参,属于棘皮动物中具有重要经济价值的水产商品,在我国主要分布于环渤海、黄海沿岸,近年来刺参产业蓬勃发展,我国养殖基地逐步向西部、南部扩展。在刺参养殖规模逐步扩大,养殖产业化过程中,病害、种质退化、自然灾害尤其是夏季高温引起的海参自溶现象严重制约着产业的可持续发展。而过度捕捞和环境污染导致自然海区的野生刺参数量急剧下降,野生刺参自然资源趋于枯竭,刺参已被世界自然保护联盟收录到濒危物种红色名录的濒危Endangered(EN)等级。因此,对不同地区野生刺参的种质差异进行调查研究,对保护刺参种群遗传多样性和改良刺参养殖品种,促进刺参产业的健康高效发展具有重要意义。本文将重点从刺参的表观特征、刺参品质、刺参骨片差异及刺参的遗传多样性(SSR和mtDNA)四个方面,对来自于中国青岛、烟台、俄罗斯和韩国群山、木浦、浦项的海参种群进行种质差异分析。此外,对获得的深海海参资源Y30071进行分子遗传学和系统进化学分析,为解析深海棘皮动物遗传特征、开发深海棘皮动物资源提供基础数据。利用本实验室与瑞滋海珍品有限责任公司的合作平台,采集不同月龄养殖刺参苗种进行骨片研究,为刺参年龄鉴定提供理论依据。1中韩俄沿海不同地理群体刺参的遗传多样性及种群结构分析形态学分析发现,不同群体刺参的体色、体重、体长、棘刺数等都有所差异,最显著的是俄罗斯海参棘刺列数及总数最多,90%以上个体含有6列棘刺,韩国浦项红参体色发红,与常见的刺参色系区分显著。品质研究发现,韩国群山黑参出皮率最高(85.78%),韩国浦项黄参多糖含量最高,达到了51.168 mg/g,因而在品质方面各指标有所差异,难以形成统一的定论。在骨片研究中,结果显示共有4种类型的骨片,这4种骨片在8个群体中皆有分布,但可根据疣足、触手和背部体壁穿孔板的有无以及管足、触手和腹部体壁扣状体的有无将不同群体来源的刺参区分开。本研究依据微卫星和线粒体DNA扩增分析对来自中国、韩国和俄罗斯沿海的8个刺参群体进行种群遗传结构解析。结果显示:13个微卫星均能稳定扩增8个群体的样本,在8个群体中共检测出252个等位基因,平均有效等位基因数为6.5。对不同群体进行UPGMA聚类分析图显示,中国青岛群体、烟台群体与韩国木浦黑参群体聚为一支,而俄罗斯刺参、韩国浦项黄参群体、韩国群山黑参群体和韩国浦项黑参群体聚为一支,而韩国浦项红参群体作为外群,单独聚为一支。mtDNA分析发现16S rRNA基因存在高度保守性,变异较低,COI和D-loop序列遗传多样性较为丰富,利用COI基因对采自浦项的3种体色刺参进行遗传分化分析,遗传分化系数F_(st)0.05,不存在遗传分化。对所采集的群体构建基于COI基因的系统进化树结果显示,青岛海参群体与烟台海参群体聚为一支,再与韩国群山黑参群体聚为一支,然后与韩国木浦黑参群体聚在一起,向外依次为俄罗斯群体及韩国浦项的三个群体。基于微卫星及COI基因的系统进化分析均表明不同群体的刺参遗传结构及遗传分化情况不仅与地理位置相关,还受洋流及体色等因素影响。2深海重要棘皮动物物种鉴定及种质分析本研究对采自西太平洋海山的一个深海海参样本(编号Y30071)进行了线粒体全基因组分析,并基于COI基因进行分子进化分析。利用高通量测序及相关软件分析,得到了15,920 bp的线粒体基因组数据,经基因注释获得37个基因,包括13个蛋白质编码基因、2个核糖体RNA基因和22个转运RNA基因。多数基因位于H链,仅有1个蛋白编码基因(ND6)和5个tRNA基因位于L链。本研究构建了该样本核糖体RNA和转运RNA的二级结构图,并对注释得到的37个基因在线粒体上基因组的排序与6个已知物种进行了分析比较,结果表明Y30071与仿刺参及海胆纲基因排布一致,但与海参纲的Cucumaria miniata存在差异。利用COI基因构建的系统进化树显示Y30071与Synallactes sp.聚为一支,表明该样本属于辛那参科,辛那参属。3刺参不同月龄阶段骨片形态及组成的差异分析采集同一批次所培育的不同月龄刺参进行骨片形态及种类组成研究,结果发现,在刺参1月龄时期就已出现骨片,但种类单一,主要是桌形体和杆状体;到6月龄时期,刺参个体已具备成体形态,桌形体、杆状体、扣状体、穿孔板均有出现;10月龄和12月龄刺参骨片进一步完善;20月龄骨片桌形体已出现退化现象,桌形体底盘外缘由光滑的圆形逐渐变得参差不齐。在刺参各组织中,除触手外,桌形体数量最多,所占比例为78%-94%不等。而在触手中,杆状体含量较高,分别在6月龄、10月龄、12月龄、20月龄中占比为100%、19%、78%、76%。扣状体和穿孔板在各组织中分布较少,所占比例分别为0-17%、0-8%。在不同月龄阶段,桌形体出现一定程度退化现象,主要变现为桌形体底盘孔数的减少及外缘由参差不齐变得圆滑,再到圆周逐步退化变得凹凸不平的过程。相应结果将为刺参年龄鉴定提供科学的数据基础及理论依据。
【学位单位】：上海海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：S917.4
【部分图文】：

参体色的差异，韩国浦项采集的刺参又分为红参、黄集 6 个海域 8 个不同地理群体刺参 225 头。采集的刺取。不同群体的采样地点及信息见表 2-1 和图 2-1。表 2-1 不同地理种群刺参样本采样信息Tab.2-1 Information of Apostichopus japonicus sampling称 采样时间 位置 Name Collection Date Location 参（QD） 2017.05.26 36°02′N, 120°21′E （SK-PX-B） 2017.06.09 36°05′N, 129°27′E （SK-PX-R） 2017.06.09 36°05′N, 129°27′E （SK-PX-Y） 2017.06.10 36°05′N, 129°27′E （SK-QS-B） 2017.06.09 36°34′N, 126°23′E （SK-MP-B） 2017.06.09 34°07′N, 126°17′E （YT） 2017.07.03 38°17′N, 120°49′E RU） 2018.04.19 35°39′N，119°49′E

图 2-2 新鲜刺参处理流程Fig 2-2.Processing flow of fresh Apostichopus japonicas1.3 表观特征结果所采集的海参种群，青岛太平角海参体色为青绿色，体表带黑斑，棘刺列数多数群体为 4 列，所采集样本中，仅有一头海参为 6 列棘刺；烟台海参体色为黄褐色，所采集样本均为 4 列棘刺；俄罗斯海参体色为黑褐色，棘刺列数除一头为4 列外，其余均为 6 列；韩国各群体是冰冻海参快递送来，化冻后均出现不同程度的化皮现象，所以难以数出棘刺列数及棘刺总数，韩国群山黑参群体为青褐色，韩国木浦黑参群体为青褐色，韩国浦项黑参群体为褐色，韩国浦项黄参群体为黄褐色，韩国浦项红参个体为红褐色，且个体较大，其体重是所采集各群体中最重的。表 2-2 表观特征结果Tab.2-2 Apparent feature results群体来源样本数量体色棘刺列数棘刺总数体重（g）体长（cm）

图 2-3 不同地理种群海参照片Fig.2-3 Pictures of sea cucumbers from different geographical populations（QD）②烟台（YT）③韩国群山黑参（SK-QS-B）④韩国木浦黑参（SK浦项黑参（SK-PX-B）⑥韩国浦项黄参（SK-PX-Y）⑦韩国浦项红参（SK⑧俄罗斯海参（RU）质研究与方法材料同 1.1 所采集样本，实验方法如下：：率是指海参体壁重与海参体重的比值。称取放置 10 min 吐水，然后将刺参解剖，去除性腺、肠道、呼吸树等内脏及体腔液壁重与体重的比值即为出皮率。
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本文编号：2856849