基于MLST鄱陽湖微囊藻的遺傳多樣性及其系統(tǒng)發(fā)育

柳滿森,蔡芳芳,王一郎,霍 達(dá),虞功亮,李守淳*,李仁輝*

基于MLST鄱陽湖微囊藻的遺傳多樣性及其系統(tǒng)發(fā)育

柳滿森1,蔡芳芳2,3,王一郎2,3,霍 達(dá)2,3,虞功亮2,李守淳1*,李仁輝2*

(1.江西師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院,江西 南昌 330500；2.中國科學(xué)院水生生物研究所藻類生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,湖北 武漢 430072；3.中國科學(xué)院大學(xué),北京 100049)

為了研究鄱陽湖微囊藻的遺傳多樣性及其系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系,基于7個(gè)管家基因(Z、A、X、B、、A和),建立了一個(gè)多位點(diǎn)序列分型( MLST)方法.對來自鄱陽湖的20株微囊藻分離株進(jìn)行MLST研究,并構(gòu)建本地微囊藻MLST基因庫.結(jié)果表明:這20株藻株具有20種獨(dú)特的序列型(STs),揭示了微囊藻高水平的遺傳多樣性(=0.986).基于7個(gè)MLST位點(diǎn)串聯(lián)序列的系統(tǒng)發(fā)育分析顯示,微囊藻藻株序列型可分為5個(gè)不同的組.與之前日本湖泊研究的237個(gè)STs共建的系統(tǒng)發(fā)育樹比對表明,本研究的STs形成了獨(dú)立的分枝.該結(jié)果說明不同地區(qū)的微囊藻是相對穩(wěn)定的,因此可以用MLST進(jìn)行明確的表征.

水華；微囊藻；MLST；遺傳多樣性；鄱陽湖；系統(tǒng)發(fā)育

微囊藻()是淡水環(huán)境中最常見和分布最廣泛的水華藍(lán)藻種類[1].微囊藻水華暴發(fā)會導(dǎo)致一系列環(huán)境問題[2-3].其對水環(huán)境污染和人類飲水健康的影響成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)和熱點(diǎn)[4].微囊藻是一類能形成群體的單細(xì)胞藍(lán)藻,在富營養(yǎng)化的淡水環(huán)境大量繁殖.根據(jù)傳統(tǒng)的形態(tài)學(xué)分類,微囊藻屬內(nèi)有10多個(gè)常見的種[5].但是由于微囊藻群體形態(tài)特征高度可變,而且這種變化有時(shí)會超過形態(tài)學(xué)分類標(biāo)準(zhǔn),因此微囊藻屬種水平分類也被提出過異議.根據(jù)細(xì)菌分類學(xué)方法,單個(gè)基因序列如16S rRNA基因序列以及16S~23S之間的ITS序列由于保守性很強(qiáng),并不能將微囊藻屬內(nèi)的種很好地區(qū)分開來[6].近年來,微囊藻許多藻株的全基因組測序結(jié)果顯示,盡管不同藻株特有基因占比很大,但是核心基因的相似度仍能很高[7].多位點(diǎn)序列分型(MLST)是通過分析多個(gè)管家基因序列,對不同微生物株系的等位基因進(jìn)行多樣性比較,不同的株系對應(yīng)不同的序列型.所以MLST方法越來越多地作為微生物株系間多樣性比較的工具,也常常應(yīng)用于生物進(jìn)化和種群結(jié)構(gòu)的研究.實(shí)際上MLST是介于單基因和全基因組之間的有效而又含有足夠遺傳信息量的分析方法,但是在藍(lán)藻的遺傳多樣性研究中,只有日本學(xué)者利用MLST對日本湖泊中分離的微囊藻藻株進(jìn)行過遺傳多樣性和基因重組研究[8-9],世界其它地區(qū)未見報(bào)道.我國已經(jīng)成為一個(gè)微囊藻水華暴發(fā)頻繁和暴發(fā)范圍廣泛的國家,對我國微囊藻藻種的多樣性研究是迫切需要的.

鄱陽湖是我國第一大淡水湖,水文環(huán)境復(fù)雜,但是近年來的環(huán)境變化使鄱陽湖每年形成藍(lán)藻水華.本研究從鄱陽湖分離獲得了20株微囊藻并采用MLST方法對這20株微囊藻進(jìn)行遺傳多樣性及系統(tǒng)發(fā)育研究,以期揭示其群體遺傳多樣性,探究管家基因及對應(yīng)產(chǎn)毒株的分型,探討不同地區(qū)微囊藻遺傳多樣性的差異.這是國內(nèi)首次使用MLST方法研究微囊藻遺傳多樣性、產(chǎn)毒株分型及系統(tǒng)發(fā)育分析.

1 材料與方法

1.1 藻株分離與培養(yǎng)

本研究的20株微囊藻藻株經(jīng)過形態(tài)學(xué)鑒定,分屬于4個(gè)形態(tài)種:11株銅綠微囊藻(),3株惠氏微囊藻(),3株魚害微囊藻(),3株綠色微囊藻().這些藻株均是采用經(jīng)典毛細(xì)管分離法分離自鄱陽湖,所有藻株分離純化后轉(zhuǎn)移至裝有5mL含有無菌MA培養(yǎng)基的玻璃試管中培養(yǎng),培養(yǎng)條件為溫度25℃,光照強(qiáng)度30 μmol protons/(m2·s),光照周期為12h/12h(光:暗)[10].

1.2 微囊藻藻株MLST

MLST采用7個(gè)管家基因,分別為Z,A,X,B,,A,.每個(gè)基因座都是以單拷貝形式存在.使用傳統(tǒng)CTAB法提取所有微囊藻藻株DNA,通過PCR進(jìn)行擴(kuò)增,7個(gè)管家基因的引物如表1,PCR擴(kuò)增體系為50μL,反應(yīng)條件為:94℃預(yù)變性3min, 94℃變性60s,60℃退火30s,72℃延伸30s,此3個(gè)過程為35個(gè)循環(huán),接著72℃終延伸5min.PCR產(chǎn)物經(jīng)過1%瓊脂糖凝膠電泳檢測后,將對應(yīng)陽性條帶切下,并使用BioFlux試劑盒進(jìn)行回收.產(chǎn)物回收后構(gòu)建質(zhì)粒載體,轉(zhuǎn)化大腸桿菌DH5α,并挑選陽性克隆進(jìn)行測序,最終將得到的序列去接頭.查閱相關(guān)文獻(xiàn)[8-9,11],利用NCBI(https://www.ncbi.nlm.nih.gov/)下載相關(guān)基因座序列,構(gòu)建微囊藻MLST本地基因庫,將本研究序列與本地基因庫進(jìn)行比對,對于每個(gè)基因座,每個(gè)不同的等位基因都被分配一個(gè)不同的任意數(shù)字,而7個(gè)等位基因的唯一組合明確地定義了一個(gè)藻株的序列類型(ST).

1.3 毒素基因檢測

使用引物EF2和ER4(如表1),檢測微囊藻毒素合成基因E,退火溫度為55℃,其余條件與擴(kuò)增管家基因相同.并采用酶聯(lián)免疫反應(yīng)檢測擴(kuò)增出E基因潛在產(chǎn)毒株的毒素含量.

表1 MLST中使用的PCR引物序列與mcyE基因PCR引物序列

1.4 遺傳學(xué)與系統(tǒng)發(fā)育分析

使用軟件DNAsp分析DNA遺傳多樣性指數(shù),公式如式(1):

(=[/(-1)](1-∑2) (1)

式中:是樣本數(shù)量,p是第個(gè)等位基因的相對頻率.

同時(shí)分析核苷酸多樣性[12],和基于田島的中性測試[13].系統(tǒng)發(fā)育分析使用SequenceMatrix v1.7.8將7個(gè)基因按Z-A-X-B--A-的順序串聯(lián)起來;使用CLUSTAL X v2.0將序列比對裁剪對齊;使用MODELTEST v3.7[14]和PAUP* v4.0b10[15],推斷模型和計(jì)算參數(shù),推斷出的最佳模型為GTR+I+G;使用MEGA v7構(gòu)建鄰接樹(NJ);使用IQ-tree 構(gòu)建最大似然樹[16];最后使用Figtree v1.4.3對獲得的系統(tǒng)發(fā)育樹進(jìn)行編輯.

2 結(jié)果與分析

2.1 MLST

采用表1所示的引物均成功從20株微囊藻中擴(kuò)增得到7個(gè)MLST基因片段.與構(gòu)建的微囊藻MLST本地基因庫進(jìn)行比對,分型.確定了20個(gè)不同的ST型(ST238-ST257)如表2所示,每株藻都各自代表了不同的STs,LMS01-LMS20來源于鄱陽湖的不同區(qū)域,分別為修水口5株,湖口及主航道3株,老爺廟水域3株,蚌湖水域8株,青嵐湖1株(表2).結(jié)果說明本研究所采用的7個(gè)管家基因可有效的對微囊藻藻株進(jìn)行分型,同一地點(diǎn)與不同地點(diǎn)均有很高的遺傳多樣性.

表2 20株鄱陽湖微囊藻藻株的序列型及對應(yīng)的等位基因編號

2.2 遺傳多樣性

表3 基因多樣性指數(shù)

注::等位基因數(shù);:基因多樣性;:核苷酸多樣性; **:<0.01極顯著; *:<0.05顯著

測序序列去除兩端載體序列后,在任何位點(diǎn)的序列中均未發(fā)現(xiàn)插入或刪除,因此序列可以明確對齊.由DNAsp 軟件計(jì)算的遺傳多樣性指數(shù)如表3所示.基因片段長度在440~502bp不等,平均總核苷酸離散度(×100)為29%,最大值為的31.8%,最小值為X的27.7%,ST等位基因數(shù)從X的16到B的19不等,7個(gè)基因座的平均基因多樣性為0.986. tajima’值則表明了顯著的相關(guān)性.

2.3 毒素基因檢測結(jié)果

以微囊藻毒素E為擴(kuò)增目標(biāo)的一對引物檢測鄱陽湖20株微囊藻藻株的潛在毒性[16].通過擴(kuò)增E基因,11株微囊藻發(fā)現(xiàn)了毒素基因,9株未發(fā)現(xiàn)毒素基因.對擴(kuò)增的毒素基因進(jìn)行測序后blast比對,所有結(jié)果均為陽性.對潛在產(chǎn)毒微囊藻藻株進(jìn)行酶聯(lián)免疫反應(yīng)檢測,結(jié)果表明:11株潛在產(chǎn)毒株中有8株檢測到了毒素.最終,20株微囊藻藻株中,8株為產(chǎn)毒株,3株有毒素基因但不產(chǎn)毒株,9株不具備產(chǎn)毒基因(圖1).

圖1 基于7個(gè)MLST位點(diǎn)的串聯(lián)序列20株微囊藻鄰接系統(tǒng)發(fā)育樹

A組代表有毒素基因的無毒株,B、C組代表產(chǎn)毒株,D組代表無毒株,E組代表產(chǎn)毒株與無毒株混合組

2.4 系統(tǒng)發(fā)育分析

單個(gè)MLST基因系統(tǒng)發(fā)育分析無法解決系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系的置信度.因此,本文連接了7個(gè)MLST基因序列,獲得了總長為2992bp的序列[17].使用MODELTEST軟件進(jìn)行分層似然比檢驗(yàn),進(jìn)行多位點(diǎn)串聯(lián)序列進(jìn)化分析,結(jié)果顯示:最優(yōu)模型為GTR+ I+G,ATCG,4種堿基的頻率分別為0.2511,0.2647, 0.2385,0.2458.替代模型速率矩陣為()[-]= 0.9718,()[-]=2.2497,()[-]=1.0052,()[-]=1.1882,()[-]=2.1818,()[-]=1.0000. 從選定的模型和參數(shù)推斷出的鄰接系統(tǒng)發(fā)育樹(圖 1)可看出藻株之間的關(guān)系能夠得到明顯的體現(xiàn),20 個(gè)序列型分為2個(gè)大枝,把步展值大于90的分為同一組,可以分為5個(gè)組,D組為無毒株,除此之外,還有ST242,ST254,ST257和ST239為單枝上的無毒株,A組為有毒素基因的無毒株,另有一株與無毒株ST239聚在了一起,B組C組均為產(chǎn)毒株,而E組同時(shí)包含產(chǎn)毒與無毒株,這一組獨(dú)立于其他4個(gè)組.

形態(tài)學(xué)鑒定結(jié)果顯示:ST238、ST243、ST247為綠色微囊藻,其中ST243、ST247在系統(tǒng)發(fā)育樹中的B組,ST238在E組,均為產(chǎn)毒株:ST239、ST241、ST244、ST245、ST246、ST248、ST250、ST251、ST252、ST254、ST256為銅綠微囊藻,分散在A、C、D、E組,產(chǎn)毒株,不產(chǎn)毒株,有毒素基因不產(chǎn)毒株均有分布:ST240、ST249、ST255為魚害微囊藻,其中ST240、ST249在E組,為產(chǎn)毒株,ST255在A組,為有毒素基因的無毒株:ST242、ST253、ST257為惠氏微囊藻, ST242、ST257存在于單枝上,ST253在D組,3株均為無毒株.

從采集位點(diǎn)看,修水口5株藻株位于系統(tǒng)發(fā)育樹的單枝及E組:主航道3株藻株位于B、E組,蚌湖水域8株藻株在各組中均有分布,青嵐湖1株藻株位于單枝上,老爺廟水域3株藻株位于單枝及A組.

3 討論

3.1 微囊藻高遺傳多樣性

微囊藻遺傳多樣性研究可以使用多種方法進(jìn)行,本研究MLST方法分析我國微囊藻藻株的遺傳多樣性,這種方法在細(xì)菌特別是病原菌株系方面已有較多研究.雖然本次研究的微囊藻藻株有限,分離地點(diǎn)也具有隨機(jī)性,但結(jié)果仍表明,鄱陽湖的微囊藻藻株具有很高的遺傳多樣性.所有基因座具有高分子多態(tài)性,每個(gè)基因座至少包含19個(gè)等位基因點(diǎn),平均基因多樣性為0.986,這遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于大腸桿菌(= 0.39)[18],枯草芽孢桿菌(=0.44)[19],也高于日本的微囊藻藻株(=0.951)[8].鄱陽湖微囊藻高水平的遺傳多樣性,可能是微囊藻包含多個(gè)不同的生態(tài)類型,這也反映出鄱陽湖包含許多不同的生境,這些生境差異往往會伴隨遺傳差異.如果一個(gè)物種存在更多的生態(tài)類型,那么這個(gè)物種就會保持更高的遺傳多樣性[20],隨著時(shí)間的推移,每個(gè)生態(tài)型都有屬于自己基于基因序列的分枝.微囊藻系統(tǒng)發(fā)育樹中觀察到許多不同的分枝,這表明每個(gè)分枝可能代表一個(gè)特有的生態(tài)型.

3.2 產(chǎn)毒與不產(chǎn)毒藻株系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系

MLST結(jié)果顯示,產(chǎn)毒株和不產(chǎn)毒株在MLST等位基因譜上存在差異,本文構(gòu)建鄰接系統(tǒng)發(fā)育樹,探討產(chǎn)毒株與不產(chǎn)毒株的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系.如圖1可以看出,B組和C組均為產(chǎn)毒株,而在E組中,同時(shí)出現(xiàn)了產(chǎn)毒與無毒株,這些不一致基因型的存在可能使E基因功能喪失,突變或是異位[21].在微囊藻中,氣囊基因也曾報(bào)道過基因功能喪失[22].在A組中,擁有E基因卻不產(chǎn)毒,通過比對E基因序列發(fā)現(xiàn),B組E序列與其他產(chǎn)毒序列都有差別,相對于產(chǎn)毒序列,它含有堿基差異.雖然我們還沒有發(fā)現(xiàn)這一突變是否與微囊藻毒素丟失直接相關(guān),但已有報(bào)道稱堿基差異會使微囊藻的產(chǎn)毒株演變?yōu)闊o毒株[21,23-24].而另一個(gè)認(rèn)為藻株無毒的原因可能是,這些藻株中產(chǎn)生的微囊藻毒素濃度過低,無法通過ELLSA檢測到,但是本文取對數(shù)生長期的微囊藻培養(yǎng)液,稀釋梯度倍數(shù),進(jìn)行檢測,結(jié)果是可信的.

本研究中16S rRNA基因序列無法有效的區(qū)分產(chǎn)毒株與不產(chǎn)毒株.有大量研究表明微囊藻16S rRNA基因高度保守,超過99.5%的序列相似度,無法進(jìn)行種水平鑒定.本研究的鄱陽湖的微囊藻藻株的16S rRNA 基因序列結(jié)果和大量研究結(jié)果類似,也是大于99.5%,并且MLST與16S rRNA系統(tǒng)發(fā)育與多位點(diǎn)序列分型無相關(guān)性.同樣,形態(tài)學(xué)鑒定結(jié)果與系統(tǒng)發(fā)育樹比較,結(jié)果表明,綠色微囊藻均產(chǎn)毒,惠氏微囊藻均不產(chǎn)毒,魚害微囊藻與銅綠微囊藻兩者都有,所有藻株分散于不同組中,與產(chǎn)毒分型沒有顯著的相關(guān)性.大量證據(jù)表明微囊藻各形態(tài)種產(chǎn)毒比例為綠色微囊藻>銅綠微囊藻>魚害微囊藻>惠氏微囊藻,與本研究的結(jié)果相同.

3.3 微囊藻MLST系統(tǒng)發(fā)育樹

本研究20個(gè)微囊藻藻株分布于鄱陽湖不同水域,蚌湖水域采集藻株較多,在每組中均有分布,其他水域采集藻株較少,分散于不同組,結(jié)果表明:使用多位點(diǎn)分型無法有效的對鄱陽湖藻株進(jìn)行分型,本文認(rèn)為是鄱陽湖水文環(huán)境復(fù)雜,水體交換頻繁,不同水域微囊藻具有遷移的可能性.而使用鄱陽湖20個(gè)藻株與日本湖泊237個(gè)藻株,構(gòu)建鄰接系統(tǒng)發(fā)育樹(圖2).結(jié)果顯示:本研究的19株(ST242例外),完全獨(dú)立于日本湖泊的藻株.盡管本文采用了7個(gè)管家基因,相對保守,構(gòu)建的系統(tǒng)樹卻形成了明顯的分支.有研究表明時(shí)空變化會導(dǎo)致基因的差異,長時(shí)間的地理差異進(jìn)化,會形成地理隔離[25].日本湖泊與中國鄱陽湖有著較大的地理差異,因?yàn)槿毡竞椿臼翘幱跍貛?而鄱陽湖則處于亞熱帶.所以可能是生態(tài)環(huán)境的差異是引起兩者獨(dú)立成枝的重要因素之一.當(dāng)微囊藻株存在地理差異時(shí),必須考慮到細(xì)微的時(shí)空遺傳變異,這為進(jìn)一步研究更大樣本、更好地納入環(huán)境變量的微囊藻的微進(jìn)化以及進(jìn)一步了解微囊藻的環(huán)境適應(yīng)提供了基礎(chǔ).

圖2 基于鄱陽湖與日本湖泊的微囊藻藻株ST型的系統(tǒng)發(fā)育樹

由于生態(tài)與環(huán)境的重要性,一個(gè)可靠的基因分型方法能為監(jiān)測控制微囊藻水華提供基礎(chǔ).本文使用的MLST方法,已經(jīng)證明可以用它來明確地描述克隆的基因型.事實(shí)上,MLST可以區(qū)分超過5500億個(gè)多位點(diǎn)基因型[26],具有高分辨率.因此期望MLST適用于全世界的微囊藻等藍(lán)藻的DNA序列分型.MLST的結(jié)果可比較,很容易與其他研究人員的研究結(jié)果相結(jié)合,因此MLST將成為研究微囊藻全球種群結(jié)構(gòu)的一個(gè)非常有價(jià)值的工具.在本文中,使用MLST方法對鄱陽湖微囊藻藻株DNA分型,證明了它們較高的遺傳多樣性,通過系統(tǒng)發(fā)育分析識別出產(chǎn)毒株和無毒株[27].今后通過更廣泛更集中的藻株檢測,構(gòu)建更龐大的MLST數(shù)據(jù)庫,這對其產(chǎn)毒株分型及種群遺傳學(xué),如基因流、自然選擇等的研究定有很大的幫助.

4 結(jié)論

4.1 鄱陽湖20株微囊藻確定了20個(gè)不同的STs.

4.2 微囊藻多位點(diǎn)基因序列長度在440~502bp不等,平均核苷酸離散度為29%,平均基因多樣性指數(shù)為0.986.

4.3 20株微囊藻通過系統(tǒng)發(fā)育分析,可以分為5個(gè)組,A組為有毒素基因的無毒株,另有一株與無毒株ST239聚在一起,B組C組均為產(chǎn)毒株,D組為無毒株, ST242,ST254,ST257和ST239為單枝上的無毒株,而E組同時(shí)包含產(chǎn)毒與無毒株,這一組獨(dú)立于其他4個(gè)組.

4.4 基于7個(gè)串聯(lián)基因系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系表明,鄱陽湖微囊藻的20個(gè)STs,基本上獨(dú)立于日本湖泊微囊藻的237STs(ST242除外).

[1] Harke M J, Steffen M M, Gobler C J, et al. A review of the global ecology, genomics, and biogeography of the toxic cyanobacterium,spp [J]. Harmful Algae, 2016,54(SI):4-20.

[2] Mohamed Z A, Deyab M A, Abou-Dobara M I, et al.Occurrence of cyanobacteria and microcystin toxins in raw and treated waters of the Nile River, Egypt: implication for water treatment and human health [J]. Environmental Science and Pollution Research, 2015,22(15): 11716-11727.

[3] Nolen R S. A one-health solution to the toxic algae problem [J]. Javma-Journal of the American Veterinary Medical Association, 2018, 252(8):906-909.

[4] Otsuka S, Suda S, Shibata S, et al. A proposal for the unification of five species of the cyanobacterial genusex Lemmermann 1907under the Rules of the Bacteriological Code [J]. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology, 2001,51(3):873-879.

[5] Schmidt J R, Wilhelm S W, Boyer G L. The fate of microcystins in the environment and challenges for monitoring [J]. Toxins, 2014, 6(12):3354-3387.

[6] Huo D, Chen Y, Zheng T, et al. Characterization of microcystis (Cyanobacteria) genotypes based on the internal transcribed spacer region of rRNA by next-generation sequencing [J]. Frontiers in Microbiology, 2018,9:971.

[7] Yang C, Lin F, Li Q, et al. Comparative genomics reveals diversified CRISPR-Cas systems of globally distributed, a freshwater bloom-forming cyanobacterium [J]. Front Microbiol, 2015,6:394.

[8] Tanabe Y, Kasai F, Watanabe M M. Multilocus sequence typing (MLST) reveals high genetic diversity and clonal population structure of the toxic cyanobacterium[J]. Microbiology- Sgm, 2007,153(11):3695-3703.

[9] Tanabe Y, Kasai F, Watanabe M M. Fine-scale spatial and temporal genetic differentiation of water bloom-forming cyanobacterium: revealed by multilocus sequence typing [J]. Environmental Microbiology Reports, 2009,1(6):575-582.

[10] Huo D, Cao Q, Wang S Y, et al.The spatial distribution ofand microcystin and its relationship with environmental factors in Haihe Tianjin City [J]. China of Environmental Science, 2018,38(10): 3897-3903.

[11] Feil E J, Holmes E C, Bessen D E, et al. Recombination within natural populations of pathogenic bacteria: Short-term empirical estimates and long-term phylogenetic consequences [J]. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2001,98(1):182-187.

[12] Rozas J, Sanchez-Delbarrio J C, Messeguer X, et al. DnaSP, DNA polymorphism analyses by the coalescent and other methods [J]. Bioinformatics, 2003,19(18):2496-2507.

[13] Tajima F. Statistical method for testing the neutral mutation hypothesis by DNA polymorphism [J]. Genetics Society of America, 1989,123(3): 585-595.

[14] Zhang N, Zeng L, Shan H, et al. Highly conserved low-copy nuclear genes as effective markers for phylogenetic analyses in angiosperms [J]. New Phytologist, 2012,195(4):923-937.

[15] Swofford D L. Phylogenetic analysis using parsimony (* and other methods) [Z]. 2002.

[16] Lam-Tung N, Schmidt H A, Von Haeseler A, et al. IQ-TREE: A fast and effective stochastic algorithm for estimating maximum-likelihood phylogenies [J]. Molecular Biology and Evolution, 2015,32(1):268- 274.

[17] Hanage W P, Fraser C, Spratt B G. Fuzzy species among recombinogenic bacteria [J]. Bmc. Biology, 2005,3:6.

[18] Caugant D A, Levin B R, Selander R K. Genetic Diversity and Temporal Variation in the Escherichia-Coli Population of a Human Host [J]. Genetics, 1981,98(3):467-490.

[19] Pinchua I V, Bressollier P, Sorokulova I B, et al. Amicoumacin antibiotic production and genetic diversity of Bacillus subtilis strains isolated from different habitats [J]. Research in Microbiology, 2002, 153(5):269-276.

[20] Kurmayer R, Christiansen G, Gumpenberger M, et al. Genetic identification of microcystin ecotypes in toxic cyanobacteria of the genus planktothrix [J]. Microbiology-Sgm, 2005,151(5):1525-1533.

[21] Christiansen G, Kurmayer R, Liu Q, et al. Transposons inactivate biosynthesis of the nonribosomal peptide microcystin in naturally occurring Planktothrix spp [J]. Applied and Environmental Microbiology, 2006,72(1):117-123.

[22] Mlouka A, Comte K, Castets A M, et al. The gas vesicle gene cluster fromand DNA rearrangements that lead to loss of cell buoyancy [J]. Journal of Bacteriology, 2004,186(8):2355- 2365.

[23] Kaebernick M, Neilan B A, Borner T, et al. Light and the transcriptional response of the microcystin biosynthesis gene cluster [J]. Applied and Environmental Microbiology, 2000,66(8):3387-3392.

[24] Sevilla E, Martin-Luna B, Vela L, et al. Iron availability affectsD expression and microcystin-LR synthesis inPCC7806 [J]. Environmental Microbiology, 2008,10(10):2476-2483.

[25] Biand E, Escoffier N, Straub C, et al. Spatiotemporal changes in the genetic diversity of a bloom-forming Microcystis aeruginosa (cyanobacteria) population [J]. Isme Journal, 2009,3(4):419-429.

[26] Tanabe Y, Watanabe M M. Local expansion of a panmictic lineage of water bloom-forming cyanobacterium[J]. Plos One, 2011,6(2):e17085.

[27] Liu Y, Xu Y, Wang Z, et al. Dominance and succession ofgenotypes and morphotypes in Lake Taihu, a large and shallow freshwater lake in China [J]. Environmental Pollution, 2016,219:399- 408.

Genetic diversity and phylogenetic analysis ofin Poyang Lake based on MLST.

LIU Man-sen1, CAI Fang-fang2,3, WANG Yi-lang2,3, HUO Da2,3, YU Gong-liang2, LI Shou-chun1*, LI Ren-hui2*

(1.Colege of Life Science, Jiangxi Normal University, Nanchang 330500, China；2.Key Laboralory of Algae Biology,Institute of Hydrobiology, Chinese Academy of Sciences, Wuhan 430072, China；3.University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China)., 2019,39(7)：3081~3087

Using the multilocus sequence typing (MLST) based on seven housekeeping loci (Z,A,X,B,,A and), twentystrain isolated from Lake Poyang, the largest freshwater Lake in China, were examined to study their genetic diversity and phylogenetic relationship. The MLST revealed the 20 unique sequence types (STs) for these 20strains and their higher genetic diversity with H value as 0.986.The phylogenetic analysis based on the seven gene sequences showed that Microcystis strains were divided into five different groups, Phylogenetic tree based on the STs from our research and Japanese lakes revealed that our STs formed the independent branch, indicating that microcysts from different areas is relatively stable. So it can be clearly characterized by MLST.

water bloom；；MLST；genetic diversity；Poyang Lake；phylogeny

X524

A

1000-6923(2019)07-3081-07

柳滿森(1993-),男,漢族,甘肅蘭州人,江西師范大學(xué)碩士研究生,主要從事分子生態(tài)學(xué)方向的研究.發(fā)表論文1篇.

2018-12-17

國家自然科學(xué)基金(41561005);江西省自然科學(xué)基金(S2019ZRMSB0218)

* 責(zé)任作者, 李守淳, 教授, lisc@jxnu.edu.com;李仁輝, 研究員, reli@ihb.ac.com