似鮈(Pseudogobio vaillanti)的分子生物地理学分析.pdf

似鮈和桂林似鮈 # ! 桂林似 ! " # $ % & & ( ) &’ $ ) , ) # " ) "$ ’ 鮈仅分布于西江 水 系 # 近 年 来 ! 一 些 研 究 对 它 们 的 形态变异 & 物种 有 效 性 等 问 题 进 行 了 分 析 #M E N H 分析 未显 示划分为 桂林似 鮈和 似鮈的 样 本 之间 有 生
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’ 0( 国动物 志 * 将 我 国 的 似 鮈 属 鱼 类 划 分 为 两 个 种!
司完成 # $% -! 数据分析 ’"( 并在 H IE 序 列 的 比 对 使 用 , 5 8 G = 3 5- 软 件 !
’%( 中 辅 以 手 工 校 正# 以 L . C 3 F 4 C V! C ; W 3 ; X中蛇鮈 的: 序列号为 # / + $ 0 & & ( ) &% + ( 0 )$ = (基因全序列# < ’ 1
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2 = H I E 单倍型的变异呈现明显的地理差异 ! 可以 清 楚地揭示鱼类物种地理分布格局的形成历史 # 似鮈 # ! " # $ % & & ( ) &* + ) , , + . )$隶 属 于 鲤 形 目 ’ 鲤科# 鮈亚科# # $ D 4 ; 4 J A D 2 C G D 4 ; 4 K 3 C$ L A 9 4 A ) , , < > < > $ 似鮈属 # $ ! 为 小 型 & 流 水 性 底 栖 ; 4 ; 3 C ! " # $ % & & ( ) & ’ 鱼类 # 似 鮈 在 海 南 & 灵 江 & 北 江 & 闽 江 & 富 春 江 &
" " !" 夏曦中!! ! 张训蒲 ! 刘焕章 " !#中国科学院水生生物研究所 !武汉 $ % & & ’ "" !"#华中农业大学水产学院 !武汉 $ % & & ’ &
摘要 !! 似鮈 " 是广布于中国淡水水体中的一种 小型鲤 科鱼 类 # 通 过分 析线粒 ! " # $ % & & ( ) & * + ) , , + . )# ’ 体细胞色素( " : = (#基因序列变异 ! 探讨似鮈不同地理种群的 相互 关系 ! 研究 似鮈的 生物地 理学 过 < 程 ! 并讨论其物种分化的现 状 # 收 集 了 来 自 辽 河 $ 长 江 " 赣 江$ 信 江 等# $ 富 春 江$珠 江$ 万 泉 河 等 # 中 ! 共检测出了$ 水系的样品 # 在获得的似鮈0 = ( 基因全序列 " ! 个样本的线粒体: ! ! $ &9 ( 个单倍 < > 型 # 线粒体单倍型的网络分析发现 $ ( 个单倍型不形成一个网络图 ! 而是分 成 ? 个 单元群 # 邻 接树的 结果显示 ! 这些单倍型形成 ( 个大的分支 ! 基 本 上 与 地 理 分 布 相 对 应 ! 分 别 是 长 江 !$ 珠 江 $ 海 南 $ 长江 " 和辽河等水系 # 综合分析似鮈 单 倍 型 的 相 互 关 系 和 地 理 分 布 及 分 子 钟 的 计 算 显 示 这 一 分 布 格 局形成于 ( @ 3 前 %% @ 3 前 ! 其后的 " & & 多万年 中 没 有 地 理 种 群 的 交 流 # 尽 管 似 鮈 不 同 地 理 种 群 的 分子差异很大 ! 但从形态上这些隔 离 的 地 理 种 群 之 间 没 有 明 显 的 差 异 ! 我 们 认 为 这 反 映 出 似 鮈 进 化 较保守 # 与似鮈一样在中国东部广 布 的 种 类 很 多 ! 它 们 的 地 理 分 布 格 局 的 形 成 过 程 多 被 解 释 为 第 四 纪冰期的扩散 # 与它们相比 ! 似鮈的地理格局的形成时间和物种分化状态是一个特例 # 关键词 !! 似鮈 ! 生物地理学 !! # ( 基因 ! 物种分化 " !! 地球上 的 生 物 之 所 以 表 现 出 多 种 多 样 的 差 异 ! 其主要原因是它们 以 不 同 的 物 种 形 式 存 在 # 因 而 物 种的差异 & 物 种 的 分 化 构 成 了 生 物 多 样 性 的 核 心 # 研究 物种 分化的过 程即成 为探 究生物 多 样 性起 源 的 重要组成部分 # 物种形成的方式 有 很 多 ! 其 中 最 普 遍 的 是 地 理 隔离导致的物种 分 化
一些研究对它们的形态变异物种有效性等问题进行了分析menh分析未显示划分为桂林似鮈和似鮈的样本之间有生殖隔离发现作为区别似鮈和桂林似鮈的重要特征胸鳍末端是否超过腹鳍起点及尾柄高与尾柄长的比例等相互之间有一定的相关性
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" 卷 ! 第 # 期 !$ % % "年#月 ! 第!
似鮈 ! 的分子生物地理学分析 " ! " # $ % & & ( ) & * + ) , , + . )" ’
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&! 结果
&% $! 似 细胞色素( 基因序列及变异 实验共 获 得 ( 个 水 系 !! !个支流! (个采样点 的0 =( 基 因 全 序 列 !尾似鮈标本的线粒体: < # $ !与 L = (基因全序列 ! ! $ & 9 C ; W 3 ; X 中蛇鮈的 : < > 进行序列 比 对 ! 生 成 供 系 统 发 育 分 析 的 序 列 矩 阵 # 在0 见 表 !$ ! 个个体中 共 检 测 出 $ (个单倍型# #0 ! ! ! ! 个个体中 : 基 因 片 段 中 碱 基 平 均 = ( S , E L < 含量分别为 " O# ’P !" ’# "P !" O# $P !! (# 0P# 其 中 E[S 含 量 # ( ’# !P $明 显 高 于 , [ L 含 量 # $ "# OP $ # 序列中的转 换 明 显 比 颠 换 多 ! 平 均 的 转 换发生频率是颠换的$# 0 倍 # 在! ! $ & 个位点中 ! 保 守位点 O ( O 个 ! 变异 位 点 " O " 个! 其 中 简 约 信 息 位 点" % " 个# 外 类 群 蛇 鮈 与 内 类 群 序 列 的 遗 传 距 离 # $ 在! !+K 4 G = 3 ; : C (# ’P 和 ! O# ’P 之 间 # 似 鮈 种 群 单倍型之间的遗传距离在 &# & ?P 和! "# &P 之间 #
$( 群 & 甚至灭绝等 ’ #
近年来 ! 利用线粒体 H 作为分子标 I E# 2 = H I E$ 记在动植物领域进行分子系统发育生物地理学研究已 成为热点 ! 尤其在淡水鱼类 # 这是因为淡水鱼类的分
( ( ! 布受 到 水 系 的 严 格 限 制 ! 地 理 隔 离 广 泛 存 在’
# 以 地 理 分 布 为 基 础! 采 用
’( O( 殖隔离 ’ # 杨秀平等 ? 发 现 作 为 区 别 似 鮈 和 桂 林 似
鮈 的重 要特征胸 鳍末端是 否超 过腹 鳍 起 点及 尾 柄高 与尾柄长的比例 等 相 互 之 间 有 一 定 的 相 关 性 ! 有 较 大的重叠 ! 并没有 明 确 的 界 限 # 分 子 和 形 态 学 数 据 显示了似鮈属仅似 鮈 一 个 有 效 种 # 但 是 似 鮈 不 同 地 理种群是如何隔 离 分 化 的 尚 不 清 楚 # 本 研 究 采 用 线 粒体 : = (基因序列来分析似鮈 不 同 地 理 种 群 间 的 < 相互关系 ! 研究似 鮈 的 生 物 地 理 学 过 程 ! 并 讨 论 其 物种的分化现状 #
( 0! ’ 长江 & 淮河 & 黄河 & 辽河等 水系 均 有 分 布 ’ 中 #)
发展变 化 ! 从 而 重 建 生 物 区 系 的 历 史
遗传学等方法和 原 理 的 运 用 ! 使 得 分 子 系& ! ) " $ 收稿 !" & & ( ) & % ) " % 收修改稿 !"
$和 LEEEEE , , E , , L S ) % R
表 $! 本研究中样本的编号 ! 采集地 ! 水系 ! 标本数 ! 单倍型数及 . / 0 1 2 0 3 登录号 编号 ! L !+L ( Y . L ! " Y . L ?+L ! ! Q + L 0+L O L -! ! O L . !+. " . . ( & L \! . 0 "+. 0 % L \ 采集地 阳朔 # $ Y . 柳州 # Q +$ 广西 # L -$ 陕西 # . -$ 广丰 # L \$ 长江 # 汉江 $ 长江 # 信江 $ 水系 珠江 # 西江 $ 标本数 0 % $ " % 单倍型 $ " " " % L C ; W 3 ; X 登录号 EY O O " O ? %!EY O O " O O ?+EY O O " O ? &! EY O O " O ? ’+EY O O " O ? ? EY O O " ? & &+EY O O " ? & !!EY O O " O ? ! EY O O " O ? "!EY O O " O ? $+EY O O " O ? 0 EY O O " O O $+EY O O " O O ( EY O O " ? ! 0!EY O O " ? & (!EY O O " ? ! ?
’( ( 分析用 S 软件 # , .!# ! O!
$! 材料与方法
$% $! 实验材料 共 检 测 了 采 自 长 江 中 游& 珠 江 水 系& 辽 河 水 系 & 富春江 & 海南的 0 见 表 !$ ! 尾似鮈标本 # #所有 标本保存于 ? (P 酒精中 # $% &! 基因组 ’ ( ) 的提取 #* + , 扩增和序列测定 总H IE 从 ? (P 乙 醇 保 存 的 肌 肉 样 中 提 取 # , M 扩增均 采用常 规 方 法 # 扩 增 H IE 的提取和 N 和 测 序 所 用 引 物 为 Q ! $ ’ " $ # ( R ) LE , S S )
及国家自然科学基金 # 批准号 % 资助 $ $ * + , % ) ./ ) ! " 0 $ & $ % " & & % ! " 中国科学院创新方向性项目 # %6 ) 2 3 4 5 7 5 4 8! 4 6 9# 3 : # : ; !" " 通讯作者 !1
" 卷 ! 第 # 期 !$ % % "年#月 !第!
EY " $ ( & ? !$为 参 照 ! 找 出 序 列 的 起 始 密 码 子 # ! 删除起始密码子前的碱基 # 所 有 序 列 送 交 ES L$ #分 L C ; W 3 ; X! 登 录 号 为 # EY O O " O 0 %+EY O O " ? " %$ ’ ! $( 支系统树的生成使用 @ C 3"# !软件 中的 I C 4 6 ) B B 法!其 分 支 的 置 信 度 采 用 重 复 抽 样 # $ 9 A DZ A 4 ; 4 ; I Z B 分析 # $ !进行! 9 A A = G = D 3 ; 3 5 G 4 G & & & 次 重 复 抽 样# >3 < 序列中各碱基 的 含 量 及 变 异 情 况 用 @ 3中 的 . C = 3 ) B = 4 G = 4 :命令进行分析 # 线粒体单倍型之间的网络关 系
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物地理学可以进一 步 从 种 内 水 平 上 描 述 种 群 地 理 格 局的形成过程 ! 探 讨 种 群 分 化 的 历 史 ! 推 测 种 群 现 有分布格 局 形 成 的 原 因 ! 例 如 是 否 经 历 过 气 候 变 化 & 地质 活 动 等 历 史 事 件 ! 以 及 迁 移 & 扩 散 & 集
T ! ( ? ! ( # ( R ) , S , ) ’ ! !( $ #N , LES , S , , LES SE , EELE , ) % R , M 反应 的总体积为 0 & &; IE 作 Q! 大约 用 ( B的基因组 H " !然 为模板 # N , M 反 应 条 件 为 %? $U 预 变 性 %2 4 ; !( ! 后循 环 包 括 %? $U 变 性 % &G &+( OU 退 火 % &G !共 % ’ "U 延 伸 ’ &G ( 个 循 环! 最 后 在 ’ "U 延 伸 O2 4 ;#N , M 产物的回收和 H IE 序列 测 定 由 测 序 公
系统发育分析的方 法 ! 研 究 物 种 及 物 种 内 不 同 种 群 形 成 现 有分布格局的历 史原 因和演 化 过 程已 成 为 一 门新的学科 ! 即系 统 发 育 生 物 地 理 学 # 6 5 A C A D 3 ) > < B B $ 6 # 由于综合了多 门 学 科 的 信 息 ! 系 统 发 育 生 物 > < 地 理 学 可以精确地分 析区域 类群 在时 间 和 空间 上 的 #系统发 育生物地理学的 创 始 人 E F 4 G C将 其 称 作 是 研 究 物 种 形成历史的科学 # 近 年 来 ! 分 子 生 物 学 技 术 及 种 群