基于12S rRNA部分序列分析的中國8種笛鯛科魚類系統(tǒng)發(fā)育初探

唐優(yōu)良, 章 群, 余帆洋, 周佳怡, 司叢利, 黃小彧, 馬 奔

（暨南大學(xué) 水生生物研究所, 廣東 廣州 510632）

基于12S rRNA部分序列分析的中國8種笛鯛科魚類系統(tǒng)發(fā)育初探

唐優(yōu)良, 章 群, 余帆洋, 周佳怡, 司叢利, 黃小彧, 馬 奔

（暨南大學(xué) 水生生物研究所, 廣東 廣州 510632）

測定了中國近海8種笛鯛魚類線粒體12S rRNA基因部分序列, 結(jié)合GenBank中下載的2種笛鯛魚類序列, 以鱸形目（Perciformes）中的單列齒鯛（Monotaxis grandoculis）、黃帶裸頰鯛（Lethrinus obsoletus）、尖嘴藍子魚（Siganus unimaculatus）、褐藍子魚（Siganus fuscescens）和金眼鯛目（Peryciformes）中的點鰭棘鰭魚（Sargocentron rubrum）、大鱗鋸鱗魚（Myripristis berndti）、紅金眼鯛（Beryx splendens）以及鯉形目（Cypriniformes）中的印度斑馬魚（Danio rerio）為外類群, 構(gòu)建最大似然樹和貝葉斯推斷樹, 發(fā)現(xiàn)在895bp的同源序列中, 共有170個變異位點, 其中簡約信息位點126個, 轉(zhuǎn)換/顛換值為2.39; 最大似然樹和貝葉斯推斷樹顯示梅鯛魚類（Caesioninae）鑲嵌在笛鯛科（Lutjanidae）魚類中, 支持將梅鯛科并入笛鯛科的觀點, 但是梅鯛屬在笛鯛科中的系統(tǒng)位置需要進一步研究; 馬拉巴笛鯛（Lutjanus malabaricus）與千年笛鯛（Lutjanus sebae）聚為一支, 支持根據(jù)形態(tài)學(xué)特征的分類處理; 但形態(tài)相似的約氏笛鯛（Lutjanus johni）和紫紅笛鯛（Lutjanus argentimaculatus）的遺傳差異較大, 表明形態(tài)特征的相似與親緣關(guān)系的遠近并無直接聯(lián)系。

笛鯛科（Lutjanidae）; 馬拉巴笛鯛（Lutjanidae malabaricus）; mtDNA 12S rRNA; 系統(tǒng)發(fā)育

笛鯛科（Lutjanidae）隸屬鱸形目（Perciformes）, 是廣泛分布于全球熱帶和亞熱帶海洋中的重要經(jīng)濟魚類, 目前全世界有17屬103種[1], 國內(nèi)記錄有12屬37種[2]。笛鯛魚類的早期分類和系統(tǒng)發(fā)育分析主要基于形態(tài)學(xué)特征[3-4], 不少種類因具有較為相似的形態(tài)性狀和體色而常常被人們當作同一物種[5], 如紅笛鯛（Lutjanidae sanguineus）、馬拉巴笛鯛（L.malabaricus）和紅鰭笛鯛（L. erythopterus）分類地位和物種有效性一直存在爭議[2,4-8]。Johnson[3]和Carpenter[9]將梅鯛屬（Caesio）分別歸入笛鯛科和梅鯛科（Caesionidae）, 而 Johnson[10]和 Reader等[11]則認為梅鯛屬應(yīng)隸屬于笛鯛科梅鯛亞科（Caesioninae）, 表明主要基于形態(tài)特征的笛鯛魚類系統(tǒng)發(fā)育分析上存在不少分歧和困難。

線粒體DNA（Mitochondrial DNA, 簡稱mtDNA）進化速度較核基因快, 母系遺傳, 有效群體數(shù)量僅為核基因的 1/4, 是動物種群遺傳和進化研究的良好分子標記[12]。Miller等[13]用線粒體16S rRNA和cyt b基因序列研究了印度-太平洋的 27種笛鯛的系統(tǒng)發(fā)育, 支持將梅鯛科并入笛鯛科, 但是梅鯛類在笛鯛科中的分類地位因其較低的支持率而不確定。Guo等[14]用線粒體cyt b和COⅡ研究了中國南海12種笛鯛, 認為中國南海存在馬拉巴笛鯛。線粒體 12S rRNA基因具有相對保守的進化速率, 可以很好地區(qū)分種間和屬間的親緣關(guān)系, 已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于魚類等脊椎動物的分子系統(tǒng)學(xué)研究[15-17]。本研究基于線粒體12S rRNA基因序列分析, 構(gòu)建中國沿海幾種常見笛鯛魚類的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系, 旨在為笛鯛魚類的起源演化與種質(zhì)資源的保護和開發(fā)利用提供基礎(chǔ)資料。

1 材料和方法

1.1 樣品來源

測序樣品采自中國南海至臺灣海峽, 用 95%酒精固定、保存, 依據(jù) FishBase并參照《中國魚類系統(tǒng)檢索》、《南海魚類志》和《東海魚類志》等鑒定。 樣品采集和自GenBank下載的序列信息見表1。

表1 本研究測序的笛鯛魚類采樣信息與GenBank下載的12S rRNA笛鯛和外類群序列Tab. 1 Sampling locations, time, identifiers of lutjanids sequenced in the present study （left） and 12S rRNA sequences of lutjanids and outgroups downloaded from GenBank （right）

1.2 DNA提取與PCR擴增和測序

取適量背部肌肉, 采用高鹽法抽提總DNA[18]。引物 12SF:5'-cccgnargcacaaaggcttggtcc和12SR: 5'-tcagctttcccttgcggtac用于PCR擴增和測序。PCR反應(yīng)與測序條件見文獻[19]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

測定序列校對后與GenBank中下載序列合并,用Clustal2軟件比對[20]。采用MEGA5計算堿基組成、變異位點、簡約信息位點、轉(zhuǎn)換/顛換值, 并以Kimura雙參數(shù)模型計算遺傳距離; 用最大似然法構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹, 自舉檢測（Bootstrap）1000次計算各分枝置信度[21]; 使用 MrBayes3.1.2軟件包進行貝葉斯推斷樹構(gòu)建[22], 其節(jié)點支持率為后驗概率, 采用jModeltest 0.01軟件, 按hLRTs標準選擇最適合的替代模型[23]。

2 結(jié)果與分析

2.1 線粒體12S rRNA基因序列的特點

比對后截取的笛鯛魚類 12S rRNA基因部分序列長度為 895bp, 堿基 T、C、A、G 的平均含量為20.5%、26.8%、30.6%、22.2%。序列中共有變異位點170個, 其中簡約信息位點126個, 插入/缺失位點20個, 轉(zhuǎn)換/顛換值為 2.39, 表明表明 12S基因的進化尚未達到飽和, 適合進行系統(tǒng)發(fā)育分析[21]。

2.2 基于 12S rRNA基因部分序列的笛鯛魚類系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系

以鱸形目（Perciformes）中單列齒鯛、黃帶裸頰鯛、尖嘴藍子魚、褐藍子魚和金眼鯛目（Peryciformes）中點鰭棘鰭魚、大鱗鋸鱗魚、紅金眼鯛以及鯉形目（Cypriniformes）中的印度斑馬魚為外類群, 最大似然樹和貝葉斯推斷樹見圖1。

在最大似然樹和貝葉斯推斷樹中, 笛鯛屬與梅鯛屬魚類聚成一個大支（自舉檢測支持率和后驗概率分別為60%和88%）。勒氏笛鯛是畫眉笛鯛的姐妹群（自舉檢測支持率為 95%, 后驗概率為 100%）, 二者與藍點笛鯛聚為一個大支, 再與西大西洋笛鯛聚類。馬拉巴笛鯛是千年笛鯛的姐妹群（自舉檢測支持率為92%, 后驗概率為 100%）, 二者與約氏笛鯛聚為一支;梅鯛屬中長背梅鯛和二帶梅鯛聚類的自舉檢測支持率和后驗概率均為100%。

3 討論

3.1 馬拉巴笛鯛的鑒定及其分類地位

不同學(xué)者對于形態(tài)鑒定和參考標準的不同會產(chǎn)生不同鑒定結(jié)果?！吨袊~類系統(tǒng)檢索》記載紅笛鯛分布于中國南海和東海[2], 《南海魚類志》和《東海魚類志》只將此種笛鯛記錄為紅鰭笛鯛, 并認為紅笛鯛是紅鰭笛鯛的同物異名[7,24]。據(jù)FishBase記錄, 紅笛鯛分布于西印度洋、紅海東部至阿拉伯海和納塔爾南部, 原記錄于東印度洋和西太平洋中心的紅笛鯛是馬拉巴笛鯛的錯誤鑒定[4]; 紅鰭笛鯛分布于印度洋至西太平洋: 阿曼灣至東南亞, 北達日本南部,南至澳大利亞北部; 馬拉巴笛鯛分布于印度洋至西太平洋: 波斯灣和阿拉伯海至斐濟, 北達日本南部,南至澳大利亞北部。王以康[6]認為中國分布有紅笛鯛和馬拉巴笛鯛。朱世華等[8]支持紅笛鯛和紅鰭笛鯛為同物異名的觀點。本研究根據(jù)所采魚樣尾柄上有黑色鞍狀斑且鑲以珍珠似的白色邊緣, 判定為馬拉巴笛鯛, 支持 Guo等[14]中國南海存在馬拉巴笛鯛的結(jié)論。至于紅笛鯛和紅鰭笛鯛在中國沿海是否存在以及二者物種有效性和地理分布則有待進一步研究。

圖1 基于12S rRNA基因部分序列的笛鯛魚類最大似然樹（左）和貝葉斯推斷樹（右）Fig. 1 Phylogenetic trees based on partial 12S rRNA sequences of snappers inferred from maximum likelihood method （left） and Bayesian inference （right）

在分子系統(tǒng)樹上, 馬拉巴笛鯛與千年笛鯛聚為一支, 后驗概率為 100%, 表明二者親緣關(guān)系較近,說明形態(tài)學(xué)上根據(jù)笛鯛側(cè)線上下方鱗片的排列方式來劃分是可靠的。

3.2 紫紅笛鯛和約氏笛鯛的親緣關(guān)系

紫紅笛鯛和約氏笛鯛因具有“全部或大部分與側(cè)線平行的側(cè)線上方鱗列”特征而較其他笛鯛更為密切[2], 但在分子系統(tǒng)樹上的系統(tǒng)位置卻較為疏遠,說明僅根據(jù)形態(tài)學(xué)特征不一定能夠正確反映物種間的親緣關(guān)系。由于形態(tài)特征的趨同或趨異以及不同性狀的獨立起源可能造成物種外部形態(tài)相似而親緣關(guān)系甚遠或形態(tài)差異較大而親緣關(guān)系較近的情況[25],因此, 外部形態(tài)特征的相似并不一定表明親緣關(guān)系的密切, 僅根據(jù)形態(tài)特征構(gòu)建的分類系統(tǒng)仍然需要分子數(shù)據(jù)的證明。同時, 由于海洋中近緣類群間可能存在的雜交現(xiàn)象[26], 而線粒體僅為母系遺傳, 二者間的關(guān)系仍需要核基因數(shù)據(jù)加以證實。

3.3 梅鯛的分類地位

在最大似然樹中, 梅鯛屬魚類鑲嵌在笛鯛屬中,但支持率比較低, 不足以明確肯定梅鯛屬魚類的分類地位; 在貝葉斯推斷樹中, 梅鯛屬與笛鯛屬魚類分別屬于不同的支系, 梅鯛屬與笛鯛屬各自聚類,前者的后驗概率為 100%, 而后者聚類的后驗概率（68%）則相對較低; 但 2個分支間的遺傳距離短, 共同構(gòu)成一個后驗概率為88%的單系分支。

Miller等[13]用16S rRNA和cyt b基因序列研究了印度-太平洋27種笛鯛, 認為梅鯛科應(yīng)該并入笛鯛科。本研究中12S rRNA基因系統(tǒng)樹上梅鯛屬魚類與笛鯛屬聚為一支, 支持將梅鯛科并入笛鯛科的分類處理。值得注意的是, 梅鯛屬魚類在笛鯛科中的具體位置隨不同分析方法而有所不同。在前者16S rRNA和cyt b基因序列聯(lián)并分析的貝葉斯推斷樹和最大簡約樹中, 梅鯛屬魚類鑲嵌在笛鯛屬魚類之中, 支持率不高[13]; 本研究12S rRNA基因最大似然樹中梅鯛屬魚類同樣以較低的支持率鑲嵌在笛鯛屬魚類之中,而在貝葉斯推斷樹中, 梅鯛魚類卻單獨成支, 并且支持率較高, 表明梅鯛屬在笛鯛科與其他屬種的親緣關(guān)系僅僅從線粒體12S rRNA, 16S rRNA和cyt b基因的角度來分析可能是不夠的, 仍需要結(jié)合線粒體其他基因或核基因或增加所分析的屬種數(shù)量來確定。

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Received: Oct., 15, 2010

Key words:Lutjanidae;Lutjanidae malabarius; mtDNA 12s rRNA; phylogeny

Abstract:Partial sequences of 12S rRNA gene of eight snappers collected in coastal waters of china determined in the present study and two lutjanid sequences downloaded from GenBank were combined to reconstruct Maximum likelihood and Bayesian inference trees withSiganus unimaculatus,S. fuscescens, Monotaxis grandoculis,Lethrinus obsoletus（perciformes）,Myripristis berndti,Beryx splendens, Sargocentron rubrum（Beryciformes）, andDanio rerio（Cypriniformes） as outgroups. Totally 170 variable sites and 126 parsimony-informative sites existed in the 895 bp sequences, and the ts/tv ratio was 2.39. Phylogenetic trees showed that the Caesioninae were nested within the Lutjaninae, supporting the recent opinion that the Caesionidae shoud be regarded as a synonym of the Lutjanidae, but their phylogenetic relationships to other lutjanid species remained to be further studied.L.malabariusandL.sebaeformed a well-supported clade, supporting the taxonomical treatment ofL.malabariusandL. sebaebased on morphological characters; however morphologically similar speciesL. johniandL. argentimaculatuswere genetically quite different, indicating that morphologically similar species were not necessarily genetically closely related.

（本文編輯:譚雪靜）

Phylogeny of eight snappers （Lutjanidae） in Chinese coastal waters inferred from partial mtDNA 12S rRNA Sequences

TANG You-liang, ZHANG Qun, YU Fan-yang, ZHOU Jia-yi, SI Cong-li,HUANG Xiao-yu, MA Ben
（Institute of Hydrobiology, Jinan University, Guangzhou 510632, China）

Q959.483

A

1000-3096（2011）02-0022-05

2010-10-15;

2010-12-15

國家自然科學(xué)基金資助項目（30770415、41071034）; 留學(xué)歸國人員科研啟動基金項目（2005）; 暨南大學(xué)科研培育與創(chuàng)新基金資助項目（21609710）

唐優(yōu)良（1986-）, 男, 湖南人, 碩士, 主要從事分子生態(tài)學(xué)研究, E-mail: tangyouliang123@163.com; 章群, 通信作者, E-mail:

tqzhang@jnu.edu.cn