COⅠ條形碼輔助分析雷州半島紅樹(shù)林區(qū)魚(yú)類(lèi)的物種多樣性*

張 順 廖 健 柏 琴 陳 沖 郭昱嵩 劉楚吾 王中鐸

(廣東海洋大學(xué) 南海水產(chǎn)經(jīng)濟(jì)動(dòng)物增養(yǎng)殖廣東普通高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 湛江 524025)

紅樹(shù)林生態(tài)系統(tǒng)(Mangrove ecosystem)是近海三大生態(tài)系統(tǒng)之一, 多分布于海陸交界的河口區(qū), 受潮汐影響明顯, 生態(tài)環(huán)境變化多樣, 不僅物種多樣性極其豐富(Field et al,1998), 還具有凈化溫室氣體、抵抗水污染等重要的功能(Li et al, 2014), 國(guó)內(nèi)外已有廣泛的研究(張喬民等, 2001; Castellanos-Galindo et al,2013)。紅樹(shù)林因其獨(dú)特的根部結(jié)構(gòu)以及豐富的藻類(lèi)等食物資源而成為魚(yú)類(lèi)理想的棲息地(Blaber, 2007;Gajdzik et al, 2014)和育幼場(chǎng)(Kimirei et al, 2013)。Nickerson(1999)研究表明, 美國(guó)、印度等地區(qū)60%以上的魚(yú)類(lèi)在其一生的發(fā)育過(guò)程中與紅樹(shù)林密切相關(guān)。我國(guó)雷州半島擁有紅樹(shù)林及其附近灘涂面積約20279hm2, 是國(guó)家級(jí)紅樹(shù)林重點(diǎn)保護(hù)區(qū)之一。近些年來(lái), 人口不斷增加, 環(huán)境的惡化以及加上人為的過(guò)度開(kāi)發(fā), 致使原本生態(tài)環(huán)境比較脆弱的紅樹(shù)林生態(tài)系統(tǒng)逐漸被破壞, 近海漁業(yè)資源日漸枯竭。據(jù)“我國(guó)近海海洋綜合調(diào)查與評(píng)價(jià)”顯示, 近半個(gè)世紀(jì)以來(lái), 我國(guó)紅樹(shù)林濕地喪失近 73%, 由 55萬(wàn) hm2減至 15萬(wàn)hm2(謝慶裕, 2012)。通過(guò)相關(guān)學(xué)者對(duì)我國(guó)廣東(Han et al, 2003)、廣西(黃德練等, 2013)、臺(tái)灣(Kuo et al, 1999)等地紅樹(shù)林的調(diào)查結(jié)果表明, 自紅樹(shù)林劃入自然保護(hù)區(qū)后, 我國(guó)紅樹(shù)林濕地的物種多樣性有所提升, 但相比鼎盛時(shí)期依然存在較大差距, 需要進(jìn)一步研究和保護(hù)。

近年來(lái), 世界魚(yú)類(lèi)數(shù)據(jù)庫(kù)FishBase (http://fishbase.org/)已被廣泛應(yīng)用于魚(yú)類(lèi)形態(tài)學(xué)鑒定, 由于魚(yú)類(lèi)棲息環(huán)境變化大, 性狀特征變異快, 及各區(qū)域研究水平不一, 單一的形態(tài)學(xué)分類(lèi)法作為基本的分類(lèi)法存在諸多的局限性。隨之, DNA條形碼(DNA barcodes)作為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化和世界通用的物種識(shí)別系統(tǒng)被 Hebert等(2003)提出, 即通過(guò)使用短的、標(biāo)準(zhǔn)化的基因片段來(lái)進(jìn)行物種鑒定, 成為了傳統(tǒng)形態(tài)學(xué)分類(lèi)的輔助工具(Hajibabaei et al, 2007)。Ward 等(2005)用 COⅠ基因(Cytochrome c oxidase subunit)Ⅰ中的655bp片段對(duì)澳大利亞207種海洋魚(yú)類(lèi)進(jìn)行分析, 發(fā)現(xiàn)所有物種都能被有效地區(qū)分, 通過(guò)重建系統(tǒng)發(fā)生關(guān)系, 認(rèn)為COⅠ作為海洋魚(yú)類(lèi)的 DNA條形碼標(biāo)準(zhǔn)序列是可行的。王中鐸等(2009)用COⅠ基因?qū)δ虾Ｓ补囚~(yú)類(lèi)40個(gè)物種89個(gè)樣本進(jìn)行了分析, 結(jié)果表明COⅠ序列廣泛適用于硬骨魚(yú)類(lèi)的物種鑒別, 并可用于低級(jí)分類(lèi)階元的系統(tǒng)進(jìn)化分析。DNA條形碼技術(shù)應(yīng)用于物種多樣性的評(píng)價(jià)也有廣泛的研究(Swartz et al, 2008;Triantafyllidis et al, 2011)。本文將形態(tài)學(xué)分類(lèi)法與DNA條形碼相結(jié)合應(yīng)用于紅樹(shù)林魚(yú)類(lèi)物種的分類(lèi)鑒定, 分析魚(yú)類(lèi)生態(tài)類(lèi)群組成的特點(diǎn), 以探討紅樹(shù)林生態(tài)系統(tǒng)作為魚(yú)類(lèi)棲息地和育幼場(chǎng)的功能, 同時(shí)進(jìn)一步完善該區(qū)域魚(yú)類(lèi)的DNA條形碼數(shù)據(jù)庫(kù)。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料與形態(tài)學(xué)鑒定

2014年3月至2015 年7月于雷州半島紅樹(shù)林海域 (廉 江 高 橋 (109°47′E, 21°36′N(xiāo))、 雷 州 流 沙 灣(109°56′E, 20°26′N(xiāo))、霞山東海島(110°20′E, 20°6′N(xiāo))、遂溪九龍山(110°17′E, 20°39′N(xiāo)))共采集成魚(yú)和幼魚(yú)樣本1720尾, 每月采用圍網(wǎng)、地籠、拖網(wǎng)以及 200目的手抄網(wǎng)進(jìn)行隨機(jī)采集。依據(jù)Fish Base數(shù)據(jù)庫(kù)等魚(yú)類(lèi)形態(tài)分類(lèi)系統(tǒng)(伍漢霖等, 2008)初步確認(rèn)存在94個(gè)物種, 最終參考《拉漢世界魚(yú)類(lèi)系統(tǒng)名典》(伍漢霖等,2012)和綜合分類(lèi)學(xué)信息系統(tǒng)(Integrated Taxonomic Information System, ITIS)對(duì)物種的有效名以及分類(lèi)地位進(jìn)行確定。取背部肌肉組織提取DNA, 剩余樣品用95%的乙醇固定, –40°C保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2 DNA的提取、PCR擴(kuò)增及測(cè)序

取約 0.2g魚(yú)的肌肉經(jīng) Protease K消化后, 參考《分子克隆實(shí)驗(yàn)指南》的酚/氯仿抽提法(薩姆布魯克等,2008), 提取 DNA。COⅠ基因序列擴(kuò)增引物(Ward et al, 2005): Fish F: 5′-TCAACC AACCACAAAGACAA TGGCAC-3′; Fish R: 5′-TAG ACTTCTGGGTGGCC AAAGAATCA-3′。PCR 反應(yīng)總體積為 25μL, 包括2.5μL 10×Buffer, 2.0μL dNTP (2.5 mmol/L), 上下游引物各 1μL (5μmol/L), 0.2μL Taq DNA聚合酶(5U/μL),0.5—2.0μL模板 DNA, 超純水補(bǔ)齊。PCR反應(yīng)的循環(huán)參數(shù)為: 94°C 預(yù)變性 3min; 94°C 變性 30s、55°C 退火 30s、72°C延伸 50s, 共 30個(gè)循環(huán); 最后 72°C延伸5min, 最后, 4°C下保存。擴(kuò)增產(chǎn)物用1%瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)合格后, 委托生工生物工程(上海)股份有限公司進(jìn)行測(cè)序。

1.3 物種鑒定與序列分析

利用 BioEdit軟件對(duì)獲得的堿基序列檢測(cè)后, 導(dǎo)入NCBI (National Center for Biotechnology Information)數(shù)據(jù)庫(kù)和BOLD (The Barcode of Life Data System)系統(tǒng)進(jìn)行序列相似度比對(duì), 并結(jié)合魚(yú)類(lèi)形態(tài)學(xué)資料進(jìn)行輔助鑒定, 確保其準(zhǔn)確性。通過(guò) MEGA6.0軟件分析 COⅠ基因序列特征及序列間的遺傳距離。利用DNAsp5軟件(Rozas et al, 1999)計(jì)算種間平均核苷酸差異數(shù)(K)及單倍型分析。選用 Kimura 2-parameter(K2P)計(jì)算遺傳距離, 鄰接法(Neighbor-Joining method, NJ)構(gòu)建系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù), 經(jīng) 1000次重復(fù)抽樣(Bootstraps)檢測(cè)分子系統(tǒng)樹(shù)分枝的置信度。

1.4 魚(yú)類(lèi)生態(tài)類(lèi)群的組成分析

依據(jù)Elliott等(2007)建立的魚(yú)類(lèi)生態(tài)類(lèi)群分類(lèi)方法, 并結(jié)合描述魚(yú)類(lèi)生活史特征的其它相關(guān)資料, 將紅樹(shù)林魚(yú)類(lèi)分為海洋偶見(jiàn)魚(yú)類(lèi)(marine stragglers,MS)、海洋洄游魚(yú)類(lèi)(marine migrants, MM)、紅樹(shù)林定居魚(yú)類(lèi)(estuarine species, ES)、溯河洄游魚(yú)類(lèi)(anadromous, AN)、降海洄游魚(yú)類(lèi)(catadromous, CA)、淡水洄游魚(yú)類(lèi)(freshwater migrants, FM)、淡水偶見(jiàn)魚(yú)類(lèi)(freshwater stragglers, FS)、兩側(cè)洄游魚(yú)類(lèi)(amphidromous, AM)八類(lèi)。采用SPSS 17.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 COⅠ序列特征及序列間遺傳距離分析

利用COⅠ條形碼輔助形態(tài)分類(lèi)法進(jìn)行物種鑒定,獲得115條有效長(zhǎng)度約為560bp的堿基序列, 未存在插入和缺失。由表1可得知, A+T堿基含量(54.1%)高于 G+C含量(45.9%), 表現(xiàn)出 A+T堿基組成偏向性;第 1密碼子位點(diǎn)的 G+C含量(55.1%)高于第 2和第3密碼子位點(diǎn)(42.8%和 39.6%), 密碼子組成也表現(xiàn)出一定的偏倚性。從總體來(lái)看, 含有295個(gè)多態(tài)位點(diǎn), 約占52.7%, 簡(jiǎn)約信息位點(diǎn)數(shù)為 265個(gè)(約占47.3%), 轉(zhuǎn)換/顛換之比為 1.56, 說(shuō)明序列突變已達(dá)到飽和; 種間平均核苷酸差異數(shù)為49, 約占總核苷酸數(shù)的29.17%。

由各分類(lèi)階元K2P遺傳距離(表2)可知, 種內(nèi)不同個(gè)體的遺傳距離平均為0.0032, 而同屬不同物種間的遺傳距離為0.0562, 約為種內(nèi)遺傳距離的17倍, 符合 Hebert等(2003)提出的“10×規(guī)則”。種間遺傳距離在同科不同屬間平均為 0.1432, 而同目不同科間為0.2115, 可見(jiàn), K2P遺傳距離值在科以上的高級(jí)階元的增加明顯變緩。此外, 蝦虎魚(yú)科與笛鯛科、鯔科和鯡科兩兩間平均遺傳距離變化范圍在0.2331—0.2534,科間的遺傳距離變異較小。

表1 94種魚(yú)類(lèi)的COⅠ基因序列堿基組成及變異情況Tab.1 Base composition and variation of all CO Ⅰ gene sequences of 94 fish species

表2 各分類(lèi)階元遺傳距離(K2P)統(tǒng)計(jì)表Tab.2 Genetic divergence (in K2P) within various taxonomic levels

2.2 物種的鑒定及有效種名的確定

經(jīng)傳統(tǒng)形態(tài)學(xué)鑒定, 94個(gè)物種分屬于11目33科72屬, 其最終的物種有效名、分類(lèi)地位及生態(tài)類(lèi)群見(jiàn)表 3。研究發(fā)現(xiàn), 存在多種魚(yú)類(lèi)形態(tài)變異較小, 傳統(tǒng)形態(tài)學(xué)難以鑒別, 最后通過(guò)形態(tài)學(xué)鑒定到屬而未能確定其物種名的有 12 個(gè)物種(以“*”或“**”表示)。

由于形態(tài)學(xué)分類(lèi)法存在一定的局限性, 再將所獲取的COⅠ基因序列導(dǎo)入到NCBI的GenBank數(shù)據(jù)庫(kù)和BOLD系統(tǒng)進(jìn)行序列相似度比對(duì), 其中59種魚(yú)類(lèi)形態(tài)學(xué)鑒定結(jié)果與兩者比對(duì)結(jié)果相對(duì)應(yīng)(Ident≥98%)。存在13種魚(yú)類(lèi)形態(tài)學(xué)鑒定結(jié)果僅與NCBI數(shù)據(jù)庫(kù)相似度最高的比對(duì)結(jié)果相對(duì)應(yīng), 而與 BOLD系統(tǒng)未能高度匹配(“△”標(biāo)注), 6種魚(yú)類(lèi)形態(tài)學(xué)鑒定結(jié)果僅與BOLD系統(tǒng)相似度最高的比對(duì)結(jié)果相對(duì)應(yīng)(“”▽標(biāo)注)。研究發(fā)現(xiàn), 數(shù)據(jù)庫(kù)中與形態(tài)鑒定為彈涂魚(yú)(P.modestus)一致性最高的序列為尾斑舌塘鱧(Parioglossus dotui) (Ident≥99%), 但后者形態(tài)特征與分布情況同該魚(yú)種差距甚大, 因此將該樣本確定為彈涂魚(yú)(“§”標(biāo)注)。另外, 12個(gè)物種通過(guò)形態(tài)學(xué)可鑒定到種, 分子鑒定到科的有8種(以“*”表示), 分子鑒定到屬的為 4種(以“**”表示), 說(shuō)明數(shù)據(jù)庫(kù)里的物種DNA條形碼不夠完善, 亟需補(bǔ)充。此外, 通過(guò)綜合比較物種的有效命名和分類(lèi)地位, 發(fā)現(xiàn)6個(gè)物種存在分歧, 本文最終以《拉漢世界魚(yú)類(lèi)名典》和綜合分類(lèi)學(xué)信息系統(tǒng)的信息為準(zhǔn)(“”☆標(biāo)注)。

2.3 魚(yú)類(lèi)群落組成

本次于雷州半島紅樹(shù)林保護(hù)區(qū)共采集到魚(yú)類(lèi) 94種, 其中鱸形目魚(yú)類(lèi)有59種, 占總物種數(shù)的62.77%,其次是鯡形目和鯔形目分別為6種(占6.38%)和5種(占 5.32%), 而鯉形目的魚(yú)類(lèi)采集到 2種(占 2.13%),鱸形目中種類(lèi)最多的科是蝦虎魚(yú)科, 29種(占 30.85%),其次是鯛科有6種(占6.38%)。可能是由于蝦虎魚(yú)類(lèi)絕大多數(shù)體型細(xì)小, 更適宜于紅樹(shù)林濕地生態(tài)環(huán)境, 成為了代表性物種。

從生態(tài)類(lèi)群組成來(lái)看(圖 1), 紅樹(shù)林海域物種數(shù)占優(yōu)勢(shì)的是海洋洄游魚(yú)類(lèi), 共有 31種, 占物種總數(shù)的32.98%, 其次是海洋偶見(jiàn)魚(yú)類(lèi)21種(占22.34%)和兩側(cè)洄游魚(yú)類(lèi) 16種(占 17.02%), 而紅樹(shù)林定居魚(yú)類(lèi)10種, 占物種總數(shù)的10.64%, 其次是淡水偶見(jiàn)魚(yú)類(lèi)6種和淡水洄游魚(yú)類(lèi)8種, 而采集到的降海洄游魚(yú)類(lèi)有1種, 為日本鰻鱺(A. japonica), 溯河洄游魚(yú)類(lèi)為1種,為暗紋多紀(jì) 鲀 (T. porphyreus)。研究發(fā)現(xiàn), 四個(gè)采集點(diǎn)的各生態(tài)類(lèi)群組成具有相似的特征, 以海洋洄游魚(yú)類(lèi)為優(yōu)勢(shì)種群, 以海洋偶見(jiàn)魚(yú)類(lèi)、紅樹(shù)林定居魚(yú)類(lèi)、兩側(cè)洄游魚(yú)類(lèi)居多。流沙灣和東海島的海洋偶見(jiàn)魚(yú)類(lèi)物種數(shù)明顯多于九龍山和高橋; 僅各1種的溯河洄游魚(yú)類(lèi)和降海洄游魚(yú)類(lèi)分別出現(xiàn)于流沙灣和東海島; 東海島的兩側(cè)洄游魚(yú)類(lèi)少于另外三個(gè)采樣點(diǎn)。

表3 94種魚(yú)類(lèi)的物種名錄、生態(tài)類(lèi)群及相應(yīng)DNA條碼序列號(hào)Tab.3 The list of 94 fish species, ecological groups and the corresponding DNA GenBank accession numbers

續(xù)表

續(xù)表

2.4 聚類(lèi)分析

圖1 雷州半島各采樣點(diǎn)的物種數(shù)及各生態(tài)類(lèi)群的百分比組成Fig.1 Composition of fish species and ecological groups of each site in Leizhou Peninsula

圖2 雷州半島紅樹(shù)林94個(gè)物種的115條COⅠ序列構(gòu)建的鄰位連接樹(shù)Fig.2 The neighbor-joining tree of 115 CO Ⅰ barcoding sequences of 94 species in mangrove waters of Leizhou Peninsula

基于115條COⅠ序列的101個(gè)單倍型構(gòu)建系統(tǒng)關(guān)系樹(shù), 同種魚(yú)類(lèi)的不同個(gè)體間均可各自聚為獨(dú)立的一支, 且屬內(nèi)不同物種間界限清晰(如圖 2)。蝦虎魚(yú)科(Gobiidae)的彈涂魚(yú)屬(Periophthalmus)、青彈涂魚(yú)屬(Scartelaos)聚為一支, 與蝦虎魚(yú)科(Gobiidae)的背眼蝦虎魚(yú)屬(Oxuderces)及其它的屬親緣關(guān)系很近(以◆表示), 從而可以進(jìn)一步證實(shí)經(jīng)數(shù)據(jù)庫(kù)相似度比對(duì)高的物種并非尾斑舌塘鱧(Parioglossus dotui),而是彈涂魚(yú)(P. modestus)。另外, 鲀形目(Tetraodontiformes)(以▲表示)及鯔科(Mugilidae)的鯔屬(Chelon)(以○表示)也能各自聚為獨(dú)立的一支, 且置信度高。其中, 庇 隆氏擬單角 鲀 (P. peroni)與同屬于四齒 魨 科(Tetraodontidae)的其它魚(yú)類(lèi)聚類(lèi)關(guān)系較遠(yuǎn), 黑翼 文 鰩 魚(yú)(H. rondeletii) 與 同 屬 于 鶴 鱵 目(Beloniformes)(以□表示)的其它魚(yú)類(lèi)聚類(lèi)關(guān)系較遠(yuǎn),此外, 一些目?jī)?nèi)科屬間的聚類(lèi)關(guān)系出現(xiàn)一些異常, 即鲉形目(Scorpaeniformes)、鰈形目(Pleuronectiformes)(分別以■和◇表示)的物種與其它目的聚類(lèi)關(guān)系比較混亂。

3 討論

紅樹(shù)林同海草床和珊瑚礁海域存在相通性, 是魚(yú)類(lèi)重要的棲息地和育幼場(chǎng), 研究其魚(yú)類(lèi)的種類(lèi)對(duì)于保護(hù)物種多樣性具有極其重要的作用(Honda et al,2013)。由于紅樹(shù)林中魚(yú)類(lèi)棲息環(huán)境變化大, 性狀特征變異快及存在隱存種、新物種和雜交種(Zemlak et al,2009)等問(wèn)題加大了傳統(tǒng)形態(tài)學(xué)分類(lèi)鑒定的難度。本研究將COⅠ條形碼應(yīng)用于雷州半島沿岸紅樹(shù)林魚(yú)類(lèi)的分類(lèi)鑒定, 提高物種鑒定的準(zhǔn)確性及有利于推動(dòng)DNA條形碼數(shù)據(jù)庫(kù)共享平臺(tái)的建設(shè), 同時(shí)也揭示出了一些問(wèn)題。

3.1 應(yīng)用COⅠ條形碼進(jìn)行鑒定發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題

應(yīng)用 COⅠ條形碼鑒別出紅樹(shù)林魚(yú)類(lèi)共計(jì) 94種,由此可見(jiàn)其作為通用引物的廣泛適用性及其優(yōu)勢(shì)。但由于 DNA條形碼數(shù)據(jù)庫(kù)仍有欠缺, 本研究的魚(yú)類(lèi)樣品中仍有一些物種未能進(jìn)行分子鑒定, 以及由于時(shí)間久遠(yuǎn)和鑒定方法不夠完善, 有的后期研究結(jié)果未及時(shí)更新至數(shù)據(jù)庫(kù)。建議需加強(qiáng)標(biāo)本資料的收集及進(jìn)一步完善 DNA條形碼數(shù)據(jù)庫(kù), 推動(dòng)國(guó)際數(shù)據(jù)庫(kù)共享平臺(tái)的建設(shè)。另有研究指出單一的COⅠ基因并非適用于所有魚(yú)類(lèi)物種的鑒別(Krück et al, 2013)。水產(chǎn)養(yǎng)殖中出現(xiàn)了廣泛培育雜交種及近海外來(lái)物種的侵襲等新的問(wèn)題, 加大了研究難度, 新的研究工具 “多基因條形碼”應(yīng)加大研究和應(yīng)用(Chesters et al, 2015),并及時(shí)補(bǔ)充低分化物種的其它相關(guān)數(shù)據(jù)(如線(xiàn)粒體DNA控制區(qū)等)進(jìn)行更進(jìn)一步的分析。

3.2 紅樹(shù)林對(duì)于不同生態(tài)類(lèi)群魚(yú)類(lèi)的保育意義和生境危機(jī)

紅樹(shù)林區(qū)采集的鯉形目(Characiformes)魚(yú)類(lèi)有 2種(占 2.13%)與何秀玲等(2002)對(duì)雷州半島紅樹(shù)林區(qū)的調(diào)查發(fā)現(xiàn)的鯉形目魚(yú)類(lèi)占總物種數(shù)的 3.90%近似,但遠(yuǎn)低于長(zhǎng)江口潮溝的優(yōu)勢(shì)類(lèi)群鯉形目(占物種總數(shù)14.94%)(金斌松, 2010), 這可能是由于長(zhǎng)江口的徑流量較雷州半島紅樹(shù)林河口的徑流量大, 更適宜于鯉形目魚(yú)類(lèi)的生存。由生態(tài)類(lèi)群分析來(lái)看, 紅樹(shù)林海域的物種數(shù)占優(yōu)勢(shì)的是海洋洄游魚(yú)類(lèi)、海洋偶見(jiàn)魚(yú)類(lèi)和兩側(cè)洄游魚(yú)類(lèi), 其特征同金斌松(2010)研究的長(zhǎng)江口鹽沼潮溝魚(yú)類(lèi)的生態(tài)類(lèi)群組成相似, 表明紅樹(shù)林生態(tài)系統(tǒng)是許多海水、淡水和洄游性魚(yú)類(lèi)在特定生活階段的重要棲息地和育幼場(chǎng)所, 且與已有的紅樹(shù)林調(diào)查一致(Elliott et al, 2007; Franco et al, 2008; 黃德練等, 2013)。紅樹(shù)林采集到的10種定居魚(yú)類(lèi), 占物種總數(shù)的 10.64%, 主要是蝦虎魚(yú)類(lèi), 其依靠特化的生理構(gòu)造, 比其它類(lèi)型魚(yú)類(lèi)更能適應(yīng)鹽度波動(dòng)、潮汐漲落等復(fù)雜多變的紅樹(shù)林生態(tài)環(huán)境, 成為了代表性物種。

3.3 COⅠ條形碼在系統(tǒng)進(jìn)化分析中的適用性和局限性

系統(tǒng)關(guān)系樹(shù)中的同種魚(yú)類(lèi)的不同個(gè)體間均可各自聚為獨(dú)立的一支, 且屬內(nèi)不同物種間界限清晰, 但對(duì)于科以上的聚類(lèi)關(guān)系分析不是很清晰, 如鲉形目(Scorpaeniformes)、鰈形目(Pleuronectiformes)的物種與其它目的聚類(lèi)關(guān)系比較混亂, 表明 COⅠ條形碼具備一定的低階元系統(tǒng)進(jìn)化分析能力, 但對(duì)于高級(jí)階元的系統(tǒng)進(jìn)化分析準(zhǔn)確性明顯降低。究其原因, 可能是 COⅠ條形碼序列長(zhǎng)度僅約 560bp, 信息位點(diǎn)數(shù)目有限, 科間變異較大, 且在高級(jí)階元時(shí)堿基置換趨于飽和, 這與COⅠ條碼序列間K2P遺傳距離值在種以上的高級(jí)階元的增加明顯變緩的特征相符合。

為了獲得較為準(zhǔn)確的物種系統(tǒng)發(fā)生關(guān)系, 構(gòu)建比較客觀的進(jìn)化樹(shù), 可以選擇 mtDNA不同區(qū)域的多組序列的組合比較的途徑; 或選擇核 DNA序列和mtDNA不同區(qū)域相結(jié)合的方法; 或選擇整個(gè)mtDNA全序列來(lái)進(jìn)行研究的方法。近年來(lái), 這些方法也得到過(guò)驗(yàn)證(Rocco et al, 2007; Keskin et al, 2009; Catanese et al, 2010)。此外, 研究發(fā)現(xiàn), 庇 隆氏擬單角 鲀 (P.peroni)與同屬于四齒魨科(Tetraodontidae)的其它魚(yú)類(lèi)聚類(lèi)關(guān)系較遠(yuǎn), 黑翼文鰩魚(yú)(H. rondeletii)與同屬于鶴 鱵 目(Beloniformes)的其它魚(yú)類(lèi)聚類(lèi)關(guān)系較遠(yuǎn), 在一定程度上說(shuō)明了這兩種魚(yú)類(lèi)目前的分類(lèi)地位有待進(jìn)一步的商議。

綜上所述, 本文利用 COⅠ條形碼技術(shù)可有效快捷地鑒定出紅樹(shù)林海域的魚(yú)類(lèi)并發(fā)現(xiàn)物種多樣性極其豐富, 紅樹(shù)林生態(tài)系統(tǒng)更是許多淡水、海水和洄游性魚(yú)類(lèi)的重要棲息地和育幼場(chǎng)所。雖然COⅠ條形碼在屬內(nèi)的同物種間界限清晰, 但對(duì)于科以上的聚類(lèi)關(guān)系分析不是很清晰, 說(shuō)明其具備一定的低階元系統(tǒng)進(jìn)化分析能力, 但對(duì)于高級(jí)階元的系統(tǒng)進(jìn)化分析準(zhǔn)確性有所降低, 其原因與序列長(zhǎng)度較短有關(guān), 對(duì)于高階元系統(tǒng)關(guān)系分析, 應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)“多基因條形碼技術(shù)”的研究, 更加準(zhǔn)確的確定物種的系統(tǒng)進(jìn)化關(guān)系和分類(lèi)地位。由于采樣方法的限制以及近海生態(tài)環(huán)境的多變, 對(duì)組成生態(tài)類(lèi)群的魚(yú)類(lèi)樣本采集不夠全面, 并且加上人類(lèi)的過(guò)度捕撈, 導(dǎo)致近海漁業(yè)資源的枯竭,給研究工作帶來(lái)了一定的困擾。支持 Thomsen等(2012)提出的可以嘗試?yán)?DNA條形碼來(lái)檢測(cè)水體中的體表細(xì)胞或分泌物來(lái)研究魚(yú)類(lèi)的種群分布和活動(dòng)范圍, 使條形碼技術(shù)成為魚(yú)類(lèi)遷徙、洄游等相關(guān)研究的便利工具。

致謝 感謝湛江市紅樹(shù)林保護(hù)區(qū)林廣旋工程師和我校海洋資源與環(huán)境監(jiān)測(cè)中心張瑜斌老師等在樣本采集方面給予的無(wú)私幫助, 謹(jǐn)致謝忱。王中鐸, 郭昱嵩, 陳榮玲等, 2009. 南海常見(jiàn)硬骨魚(yú)類(lèi)COⅠ條碼序列. 海洋與湖沼, 40(5): 608—614

伍漢霖, 邵廣昭, 賴(lài)春福等, 2012. 拉漢世界魚(yú)類(lèi)系統(tǒng)名典.臺(tái)灣: 水產(chǎn)出版社, 10—550

伍漢霖, 鐘俊生, 2008. 中國(guó)動(dòng)物志(硬骨魚(yú)綱): 鱸形目 5(蝦虎魚(yú)亞目). 北京: 科學(xué)出版社, 164—750

何秀玲, 葉 寧, 宣立強(qiáng), 2003. 雷州半島紅樹(shù)林海區(qū)的魚(yú)類(lèi)種類(lèi)調(diào)查. 湛江海洋大學(xué)學(xué)報(bào), 23(3): 3—10

張喬民, 隋淑珍, 2001. 中國(guó)紅樹(shù)林濕地資源及其保護(hù). 自然資源學(xué)報(bào),16(1): 28—34

金斌松, 2010. 長(zhǎng)江口鹽沼潮溝魚(yú)類(lèi)多樣性時(shí)空分布格局. 上海: 復(fù)旦大學(xué)博士論文, 12

黃德練, 吳志強(qiáng), 黃亮亮等, 2013. 廣西欽州港紅樹(shù)林區(qū)魚(yú)類(lèi)

物種多樣性分析. 海洋湖沼通報(bào),(4):135—142

謝慶裕, 2012. 我國(guó)紅樹(shù)林半世紀(jì)來(lái)喪失73%. 南方日?qǐng)?bào), A20薩姆布魯克J, 拉塞爾D W編著, 黃培堂譯, 2008. 分子克隆實(shí)

驗(yàn)指南(上、下二冊(cè)). 3版. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 693 Blaber S J M, 2007. Mangroves and fishes: issues of diversity,dependence, and dogma. Bulletin of Marine Science, 80(3):457—472

Castellanos-Galindo G A, Krumme U, Rubio E ASpatial variability of mangrove fish assemblage composition in the tropical eastern Pacific OceanReviews in Fish Biology and Fisheries, 23: 69—86

Catanese G, Manchado M, Infante C, 2010. Evolutionary relatedness of mackerels of the genus Scomber based on complete mitochondrial genomes: strong support to the recognition of Atlantic Scomber colias and Pacific Scomber japonicus as distinct species. Gene, 452(1): 35—43

Chesters D, Zheng W M, Zhu C D, 2015. A DNA Barcoding system integrating multigene sequence data. Methods in Ecology and Evolution, 6(8): 930—937

Elliott M, Whitfield A K, Potter I C et al, 2007. The guild approach to categorizing estuarine fish assemblages: a global review. Fish and Fisheries, 8(3): 241—268

Field C B, Osborn J G, Hoffman L L et al, 1998. Mangrove biodiversity and ecosystem function. Global Ecology and Biogeography Letters, 7(1): 3—14

Franco A M, Elliott M, Franzoi P et al, 2008. Life strategies of fishes in European estuaries: the functional guild approach.Marine Ecology Progress Series, 354: 219—228

Gajdzik L, Vanreusel A, Koedam N et al, 2014. The mangrove forests as nursery habitats for the ichthyofauna of Mida Creek (Kenya, East Africa). Journal of the Marine Biological Association of the United Kingdom, 94(5):865—877

Hajibabaei M, Singer G A C, Hebert P D N et al, 2007. DNA barcoding: how it complements taxonomy, molecular phylogenetics and population genetics. Trends in Genetics,23(4): 167—172

Han W D, Lui J K, He X L et al, 2003. Shellfish and fish biodiversity of mangrove ecosystems in Leizhou Peninsula,China. Journal of Coastal Development, 7(1): 21—29

Hebert P D N, Cywinska A, Ball S L et al, 2003. Biological identifications through DNA barcodes. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, 270(1512): 313—321

Honda K, Nakamura Y, Nakaoka M et al, 2013. Habitat use by fishes in coral reefs, seagrass beds and mangrove habitats in the Philippines. PLoS One, 8(8): e65735

Keskin E, Can A, 2009. Phylogenetic relationships among four species and a sub-species of Mullidae (Actinopterygii;Perciformes) based on mitochondrial cytochrome B, 12S rRNA and cytochrome oxidase II genes. Biochemical Systematics and Ecology, 37(5): 653—661

Kimirei I A, Nagelkerken I, Mgaya Y D et al, 2013. The mangrove nursery paradigm revisited: otolith stable isotopes support nursery-to-reef movements by indo-Pacific fishes.PLoS One, 8(6): e66320

Krück N C, Tibbetts I R, Ward R D et al, 2013. Multi-gene barcoding to discriminate sibling species within a morphologically difficult fish genus (Sillago). Fisheries Research, 143: 39—46

Kuo S R, Lin H J, Shao K T, 1999. Fish assemblages in the mangrove creeks of northern and southern estuaries Taiwan.Estuaries and Coasts, 22(4): 1004—1015

Li N, Chen P M, Qiao P P et al, 2014. Research advances on marine ecological effect and repairing techniques of coastal mangrove wetland. Asian Agricultural Research,6(8): 60—64

Nickerson D J, 1999. Trade-offs of mangrove area development in the Philippines. Ecological Economics, 28(2): 279—298

Rocco L, Liguori I, Costagliola D et al, 2007. Molecular and karyological aspects of Batoidea (Chondrichthyes,Elasmobranchi) phylogeny. Gene, 389(1): 80—86

Rozas J, Rozas R, 1999. DnaSP version 3: An integrated program for molecular population genetics and molecular evolution analysis. Bioinformatics, 15(2): 174—175

Swartz E R, Mwale M, Hanner R, 2008. A role for barcoding in the study of African fish diversity and conservation. South African Journal of Science, 104(7—8): 293—298

Thomsen P F, Kielgast J, Iversen L L et al, 2012. Detection of a diverse marine fish fauna using environmental DNA from seawater samples. PLoS One, 7(8): e41732

Triantafyllidis A, Bobori D, Koliamitra C et al, 2011. DNA barcoding analysis of fish species diversity in four north Greek lakes. Mitochondrial DNA: The Journal of DNA Mapping, Sequencing, and Analysis, 22(S1): 37—42

Ward R D, Zemlak T S, Innes B H et al, 2005. DNA barcoding Australia’s fish species. Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences, 360(1462):1847—1857

Zemlak T S, Ward R D, Connell A D et al, 2009. DNA barcoding reveals overlooked marine fishes. Molecular Ecology Resources, 9(S1): 237—242