基于形态学特征和线粒体Cy...横带髭鲷野生与养殖群体比较_刘灏宇.pdf

基于形态学特征和线粒体 序列的横带髭鲷野生与养殖群体比较刘灏宇，宋日雨，郑昀亚，冯啉晓，刘 璐，杨天燕，高天翔（浙江海洋大学水产学院，浙江舟山；山东交通学院船舶与港口工程学院，山东威海）摘要 对横带髭鲷形态特征以及野生群体和养殖群体的遗传差异进行了分析。共测定 尾横带髭鲷的 项生物学特征。结果表明，野生群体和养殖群体间形态差异不明显。同时，扩增了野生群体和养殖群体的线粒体 基因片段，尾横带髭鲷个体共检测到 种单倍型，其中养殖群体仅有 种单倍型，野生群体具有 种单倍型，且养殖群体的单倍型多样度及核苷酸多样度均低于野生群体。基于横带髭鲷线粒体 片段构建的单倍型网络图及系统发育树未发现该物种存在明显的谱系结构。综上所述，相较于野生群体，横带髭鲷养殖群体的遗传多样性水平较低，因此有必要采取科学的人工繁育技术与方法，提高养殖群体的遗传多样性水平，以保护横带髭鲷的种质资源。关键词 横带髭鲷；形态学；基因；野生群体；养殖群体中图分类号 文献标识码 文章编号（）：开放科学（资源服务）标识码（）：，（，），；基金项目 国家级大学生创新创业训练计划项目（）；浙江省重点研发计划项目（）。作者简介 刘灏宇（），男，山西长治人，从事海洋资源与环境研究。通信作者，教授，从事渔业资源生物学研究。收稿日期 横带髭鲷（），俗称十六枚、海猴，隶属硬骨鱼纲（）鲈形目（）石鲈科（）髭鲷属（），主要生活在温带、亚热带海域。它以小型鱼类及甲壳类为食，是常见于礁区海域的底栖鱼种，其肉质鲜美、体色鲜艳，不仅具有食用价值，而且也是名贵的海水观赏鱼类，是我国重要的经济鱼类之一。由于横带髭鲷的野生资源总量偏少，捕捞量不大，近年来我国东南沿海多地已开展了横带髭鲷的人工育苗及海水养殖，横带髭鲷已成为海水养殖鱼类中非常具有发展潜力的品种。尽管横带髭鲷具有较高的经济价值，但关于该物种的研究鲜有报道。目前，关于横带髭鲷的研究多集中在育苗及养殖方面，而有关基础研究相对较少，其群体遗传多样性研究近乎空白。王世峰等采用 和 分子标记技术评估了厦门近海该物种野生群体的遗传多样性，但尚未有关于该物种养殖群体的遗传多样性研究。养殖群体的遗传多样性状况会影响养殖品种的种质质量，倘若开展相关的增殖放流工作会对该物种野生群体产生一定影响。因此，有必要对横带髭鲷养殖及野生群体的遗传多样性开展研究。笔者通过对横带髭鲷养殖群体和野生群体的形态学特征及 条形码进行比较分析，研究 个群体的形态和遗传差异，旨在为横带髭鲷渔业资源的可持续利用提供科学依据。材料与方法 样品采集 横带髭鲷来自舟山近海海域，共 尾。其中，野生群体 尾，养殖群体 尾。形态学测定后，取鳃盖后缘侧线上方肌肉进行 提取。形态学测量 对横带髭鲷进行形态学测量，包括该物种的可量性状和可数性状，其中体长测量工具为精确度 的量鱼板；体重测量工具为精确度 的电子秤；其余长度测量使用精确度 的游标卡尺。对所有个体均测量以下可数、可量性状：第一背鳍鳍条数、第二背鳍鳍条数、胸鳍鳍条数、腹鳍鳍条数、臀鳍鳍条数、尾鳍鳍条数、体重、全长、体长、体高、头长、体宽、尾柄长、尾柄高、吻长、眼径、眼间距、眼后头长，在此基础上计算 项可量性状比。提取 采用常用酚试剂 提取法，每个样本剪取约 的肌肉，剪碎放入离心管中，加入 裂解液、蛋白酶 在 下烘干至肌肉完全溶解。向离心管中加入 饱和酚，摇匀后，、下离心 ；离心结束后液体分层，吸取上层 溶液置于新离心管中，加入混合试剂 饱和酚混合液氯仿异戊醇（体积比），摇匀后以相同离心模式离心；继续吸取上层清液，并加入 混合 安徽农业科学，（）：试剂氯仿异戊醇（体积比），继续以相同离心模式离心；吸取上层清液，进行无水乙醇沉淀和 乙醇洗涤，最后经 风干后加入超纯水 ，通过离心获得 提取产物，下保存备用。扩增及产物测序 扩增横带髭鲷 基因全长序列，所用引物为 （）、（），（）、（）。预混体系参考杨天燕等的方法，扩增反应条件参照俞正森等的方法，扩增反应使用 扩增仪（，美国伯乐）进行。反应结束以后，经琼脂糖凝胶电泳检测（温度为常温，电压为 ，电泳缓冲液为）和凝胶成像观察，将扩增产物送至上海美吉生物有限公司进行纯化和双向测序。数据处理及分析将测序获得的全部 序列利用 软件包（，）中的 软件进行校正与拼接，并剪去序列上的载体序列。利用 软件计算序列碱基含量百分比、单倍型及多态位点数量、转换 颠换比、单倍型多样度、核苷酸多样度，并进行 和 中性检验。根据单倍型频率分布，构建横带髭鲷单倍型网络图；使用 软件根据 片段构建横带髭鲷群体间的系统发育树，并计算群体间和群体内的遗传距离。结果与分析 形态学特征 养殖和野生群体横带髭鲷的可量性状比见表。养殖及野生群体体型无明显差异，均呈扁平方形，背呈拱形隆起，第一背鳍具多条鳍棘，腹部略呈浅弧形，身体侧面 条浅白色带与 条深棕色带相间，腹部浅褐色，无颏须。此外，其背鳍第三棘与臀鳍第二棘较为发达，背鳍、臀鳍软条部及尾鳍为鲜黄色并具黑缘，尾鳍圆形；耳石为透明度极低的盾形；根据可数性状得到鳍式如下：，；。表 养殖和野生群体横带髭鲷的可量性状比 序号可量性状比 养殖群体 最小值最大值平均值野生群体 最小值最大值平均值全长 体长体长 体高体长 头长体宽 体长尾柄长 体长体长 尾柄长体长 尾柄高体高 体宽尾柄长 尾柄高头长 体长头长 吻长头长 眼径眼径 头长头长 眼间距眼间距 头长头长 尾柄长头长 尾柄高头长 眼后头长眼后头长 头长基于 序列片段的群体遗传结构及多样性分析 对 尾野生横带髭鲷和 尾养殖横带髭鲷的 基因序列进行双向测序，共获得 条长度 的 基因片段，其中养殖群体编号，野生群体编号。该研究采集的横带髭鲷野生群体与养殖群体线粒体 序列碱基含量差异较小，其中 含量均略高于 含量。基于横带髭鲷 序列片段构建的单倍型网络图如图 所示，其结构简单，没有发现明显的谱系结构。尾横带髭鲷个体共检测到 个多态位点，检测到 种单倍型（表）。其中，养殖群体只检测到 种单倍型，遗传差异较小且不存在变异序列；野生群体检测到 种单倍型，且野生群体与养殖群体间有 种共同的单倍型，转换位点 个，颠换位点 个，转换 颠换比为 。养殖群体单倍型多样度和核苷酸多样度均为；野生群体的单倍型多样度为（），核苷酸多样度为（），均高于养殖群体（表）。对横带髭鲷野生群体的中性检验显示：值（，）与 值（，）均为负值，根据中性检验原理，证实该野生群体的扩张。卷 期 刘灏宇等 基于形态学特征和线粒体 序列的横带髭鲷野生与养殖群体比较图 基于线粒体 基因片段构建的横带髭鲷单倍型网络图 采用邻接法利用 尾横带髭鲷 片段序列构建系统发育树，结果表明在该系统树上明显分为 个组群（图）。其中，野生群体的、与养殖群体的所有个体先聚为一支，野生群体其余个体聚为另一支，个组群间的平均遗传距离为，养殖群体内各个体间没有遗传差异，野生群体内各个体的平均遗传距离为 （）。表 横带髭鲷各群体单倍型数量统计 单位：尾类型单倍型 养殖群体 野生群体 表 不同群体横带髭鲷的遗传多样性指数 群体样品数量尾单倍型数量种多态位点数量 个单倍型多样度核苷酸多样度养殖群体 野生群体 图 采用邻接法基于 序列构建的横带髭鲷各群体间系统发育树 讨论在鱼类学研究中，形态学研究是最基本且最主要的方法之一，是生物分类学的主要依据。该研究采用鱼类传统形态学方法，测量了横带髭鲷养殖群体和野生群体的可数、可量性状，并对 个群体进行比较分析，探讨 个群体存在的差异。结果显示，横带髭鲷野生与养殖群体在形态特征方面差异不明显，尚未出现遗传性状分化的现象。迄今为止，还没有针对横带髭鲷野生和养殖群体遗传 安徽农业科学 年学方面的比较研究。王世峰等关于评估厦门近海横带髭鲷野生群体的遗传多样性研究表明，该群体具有较高的遗传多样性，但未与养殖群体进行比较。近年来，线粒体 基因因其进化速度适中、变异率相对较高等特点，已被用于多种鱼类的种内群体间的比较研究。该研究横带髭鲷线粒体 片段测序结果显示，野生横带髭鲷的单倍型多样度为（），核苷酸多样度为（），均高于养殖群体。据推测，在人工繁育过程中发生的近亲繁殖、亲本数量减少以及遗传漂变等现象可能是导致该物种养殖群体遗传多样性较低的原因。此外，较高水平的物种多样性有助于提高该物种的环境适应及生存能力。该研究结果也表明，更能适应外界环境变化的野生群体比养殖群体有更高的遗传多样性。养殖群体的遗传多样性低于野生群体的现象在其他鱼类研究中也有所报道。宋娜等通过对香鱼野生与养殖群体进行比较发现，该物种养殖群体单倍型多样度与核苷酸多样度均低于野生群体；赵祥等通过对黄姑鱼 个养殖群体及 个野生群体的线粒体控制区序列进行比较，发现养殖群体单倍型多样度与核苷酸多样度均低于野生群体。从横带髭鲷的群体单倍型分布来看，养殖群体单倍型单一，结合线粒体 遵循母系遗传的特点，推测可能是因该物种人工繁育过程中所用亲鱼数目较少所致。结论横带髭鲷野生群体与养殖群体在形态学上差异不明显。在遗传学方面，与横带髭鲷野生群体相比，养殖群体遗传多样性较低。在今后的横带髭鲷人工繁育工作中，应保证足够多的野生横带髭鲷亲本数量，以确保养殖群体的遗传多样水平维持在一个较高的水平。同时，应保证今后用于增殖放流的苗种群体遗传学监测，以减轻增殖放流对野生横带髭鲷资源的遗传学影响，实现横带髭鲷野外资源的可持续利用。参考文献 许文军，辛剑，张学舒，等横带髭鲷 （）白点虫病的防治研究现代渔业信息，（）：，徐田军，王健鑫，孙悦娜，等基于髭鲷属鱼类 基因全序列探讨髭鲷属在鲈总科的分类地位动物分类学报，（）：史海东，毛国民，王海岳温度和盐度对横带髭鲷胚胎发育的影响上海水产大学学报，（）：姚海富，毛国民，史海东横带髭鲷 （）亲鱼培育、产卵和孵化的初步试验现代渔业信息，（）：平洪领，张涛，史会来，等横带髭鲷早期生长发育特征中国水产科学，（）：喻子牛，孔晓瑜，徐文武，等斜带髭鲷 （）和横带髭鲷（）的核型青岛海洋大学学报，（）：喻子牛，孔晓瑜，谢宗墉山东近海 种经济鱼类的核型研究中国水产科学，（）：卓孝磊，邹记兴我国海水鱼类核型及染色体显带研究进展热带海洋学报，（）：王世锋，杜佳莹，苏永全，等厦门近海横带髭鲷野生群体遗传结构分析厦门大学学报（自然科学版），（）：杨天燕，蒋艳琳，郭易佳，等基于线粒体 基因的龙头鱼及其近缘物种分子系统发育研究海洋湖沼通报，（）：俞正森，宋娜，韩志强，等浙江海域天竺鲷科鱼类新纪录种 黑边银口天竺鲷（）形态特征与 条形码研究海洋与湖沼，（）：，：，徐胜勇，张辉，柳本卓，等中日褐菖鲉群体形态学比较研究水生生物学报，（）：李龙，徐胜勇，张辉，等中日褐菖鲉群体耳石形态学比较分析集美大学学报（自然科学版），（）：杨彦平，许萌原，马凤娇，等基于线粒体 基因的长江刀鲚群体遗传结构分析江西农业学报，（）：，欧阳美，张晓宇，张富铁，等基于线粒体 基因序列的长江中上游草鱼野生和养殖群体遗传多样性比较研究淡水渔业，（）：，（）：，（）：林浩然重要海水养殖鱼类遗传多样性与种质基因组的研究科技导报，（）：宋娜，都基隆，王志勇，等香鱼野生群体和养殖群体遗传多样性比较水产学报，（）：赵祥，郑建，高天翔，等基于线粒体 控制区的黄姑鱼养殖群体与野生群体比较研究中国海洋大学学报（自然科学版），（）：（上接第 页）肖亚梅，陈丽莉，陈合格，等中华鳖种群 分析湖南师范大学自然科学学报，（）：，（）：，（）：，：，：，：庞广昌，姜冬梅群体遗传多样性和数据分析林业科学，（）：王广银，丁文勇，陈少波，等浙闽香鱼 个群体遗传多样性的 分析科技通报，（）：符书源，尹绍武，陈国华，等海南近海野生鞍带石斑鱼群体遗传多样性的 分析海洋通报，（）：李明云，赵明忠，钟爱华，等山东日照和福建厦门沿海花鲈（）遗传多样性的 研究海洋与湖沼，（）：，：王利华，张英萍，邹桂伟，等基于微卫星标记的中华鳖淮河品系遗传多样性分析中国农学通报，（）：卷 期 刘灏宇等 基于形态学特征和线粒体 序列的横带髭鲷野生与养殖群体比较