基于多個線粒體序列的中韓俄沿海不同地理群體刺參的遺傳多樣性及種群結(jié)構(gòu)分析*

王錦錦 廖梅杰 李 彬 王印庚 榮小軍 張 正 葛建龍

基于多個線粒體序列的中韓俄沿海不同地理群體刺參的遺傳多樣性及種群結(jié)構(gòu)分析*

王錦錦1,2廖梅杰2,3①李 彬2,3王印庚2,3榮小軍2,3張 正2,3葛建龍2

(1. 上海海洋大學(xué)水產(chǎn)與生命學(xué)院 上海 201306；2. 中國水產(chǎn)科學(xué)研究院黃海水產(chǎn)研究所 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部海洋漁業(yè)可持續(xù)發(fā)展重點實驗室 青島 266071；3. 青島海洋科學(xué)與技術(shù)試點國家實驗室海洋漁業(yè)科學(xué)與食物產(chǎn)出過程功能實驗室 青島 266071)

為評價不同海域不同體色特征刺參群體的遺傳結(jié)構(gòu)，本研究采用PCR技術(shù)擴增了中國、韓國和俄羅斯沿海8個刺參()群體的16S rDNA、COⅠ和D-loop序列。根據(jù)所獲得的16S rDNA、COⅠ和D-loop序列分析這8個群體的遺傳多樣性和遺傳進(jìn)化關(guān)系。結(jié)果顯示，16S rDNA、COⅠ和D-loop序列長度分別為543 bp、656 bp和509~527 bp。16S rDNA序列中共檢測到16個多態(tài)位點，16種單倍型，單倍型多樣性指數(shù)為0.629，核苷酸多樣性指數(shù)為0.0016，平均核苷酸差異數(shù)0.880。COⅠ序列共檢測到62個多態(tài)位點，38種單倍型，單倍型多樣性指數(shù)為0.958，核苷酸多樣性指數(shù)為0.0073，平均核苷酸差異數(shù)為4.796。D-loop序列共檢測到200個多態(tài)位點，61種單倍型，單倍型多樣性指數(shù)為0.922，核苷酸多樣性指數(shù)為0.0157，平均核苷酸差異數(shù)為6.834。3個線粒體片段對于不同群體的遺傳多樣性檢測結(jié)果顯示，D-loop和COⅠ序列的多態(tài)位點數(shù)、單倍型數(shù)和核苷酸多樣性均顯著高于16S rDNA序列，更適用于同一物種不同群體遺傳結(jié)構(gòu)的解析。韓國浦項地區(qū)3個群體遺傳多樣性最高，這可能與其所處地理位置洋流影響有關(guān)。利用COⅠ基因?qū)Σ勺云猪椀?種體色刺參進(jìn)行遺傳分化分析，遺傳分化系數(shù)st<0.05，不存在遺傳分化。對所采集的群體構(gòu)建的系統(tǒng)進(jìn)化樹結(jié)果顯示，青島海參群體與煙臺海參群體聚為一支，再與韓國群山黑參群體聚為一支，然后與韓國木浦黑參群體聚在一起，向外依次為俄羅斯群體及韓國浦項的3個群體，不同種群的遺傳結(jié)構(gòu)受洋流影響最大，其次跟其地理分布有關(guān)。

刺參；16S rDNA；COⅠ；D-loop；遺傳多樣性

刺參又名仿刺參()，廣泛分布于太平洋西部的中國、俄羅斯、韓國與日本沿海，含有豐富的蛋白質(zhì)，粘性多糖及多種微量元素，具有很高的藥用價值和營養(yǎng)保健價值，是我國海水養(yǎng)殖中重要的經(jīng)濟品種(廖玉麟, 1997)。自20世紀(jì)80年代刺參人工繁育技術(shù)突破以后，刺參養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，截止2017年，全國刺參養(yǎng)殖面積達(dá)21.9萬hm2，養(yǎng)殖產(chǎn)量21.9萬t，直接產(chǎn)值逾300億元(中國漁業(yè)統(tǒng)計年鑒, 2018)。然而，隨著產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，刺參養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)生長速度慢、病害頻發(fā)、養(yǎng)殖成活率低等種質(zhì)退化現(xiàn)象。而在韓國和俄羅斯等刺參自然分布海域，由于過度捕撈和環(huán)境污染的加劇，野生刺參自然資源趨于枯竭，根據(jù)世界自然保護聯(lián)盟的數(shù)據(jù)，近30~50年以來，野生刺參的生物資源量，日本下降了30%，韓國下降了40%，俄羅斯下降了80%，中國下降了95%以上。刺參已被世界自然保護聯(lián)盟收錄到瀕危物種紅色名錄的瀕危Endangered(EN)等級(Purcell, 2013)。因此，開展刺參種質(zhì)資源評估和遺傳結(jié)構(gòu)分析，不僅可以為刺參良種選育提供科學(xué)數(shù)據(jù)，還可為客觀評估刺參的種質(zhì)資源現(xiàn)狀提供技術(shù)支撐。

目前，用于種質(zhì)資源評估的分子標(biāo)記主要包括微衛(wèi)星DNA和線粒體DNA等。其中，線粒體DNA(mtDNA)是細(xì)胞核外具有自主復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯能力的遺傳因子，與核DNA相比，具有分子小、結(jié)構(gòu)簡單、演化速度快和母系遺傳等優(yōu)點，是用于進(jìn)行種群遺傳結(jié)構(gòu)分析的理想標(biāo)記。目前，在水產(chǎn)動物中，用于遺傳結(jié)構(gòu)解析的mtDNA片段主要包括16S rDNA、D-loop和COⅠ基因。本研究采集中國、韓國和俄羅斯沿海6個海域8個不同地理群體的刺參，分別采用16S rDNA、D-loop和COⅠ這3個片段對所采集的地理群體種質(zhì)資源和遺傳結(jié)構(gòu)進(jìn)行評估，以期為科學(xué)評估目前刺參種質(zhì)資源現(xiàn)狀提供數(shù)據(jù)支撐，并為種質(zhì)資源保護及開發(fā)利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 樣本來源

實驗用野生刺參分別采集于中國青島、煙臺、俄羅斯符拉迪沃斯托克、韓國浦項、韓國木浦和韓國群山共6個海域，根據(jù)所采集刺參體色的差異，韓國浦項采集的刺參又分為紅參、黃參和黑參3個群體，每個群體隨機選取10頭刺參作為實驗刺參，合計采集6個海域8個不同地理群體刺參80頭。采集的刺參采用冷凍方式運回實驗室，剖取縱肌用于DNA的提取。不同群體的采樣地點及信息見圖1和表1。

圖1 刺參采樣地點

表1 不同地理種群刺參樣本采樣信息

Tab.1 Information of A. japonicus sampling

1.2 mtDNA序列擴增及測序

利用Omega Mollusc DNA kit提取海參基因組DNA，利用NanoDrop 1000及1%瓊脂糖凝膠電泳檢測DNA純度及完整性后，置于–20℃冰箱保存。利用刺參16S rDNA、COⅠ和D-loop序列特異引物對3個mtDNA片段進(jìn)行PCR擴增，對PCR產(chǎn)物測序，3對引物序列見表2(Kerr, 2005; Arndt, 1996; 姬南京等, 2014)，引物由青島擎科生物公司合成。PCR總體積為50 μl：2×Tsingke Master mix 25 μl，10 μmol/L正反向引物各1 μl，模板DNA 1 μl (50 ng/μl)，加ddH2O補足至50 μl。PCR反應(yīng)擴增程序：95℃預(yù)變性60 s、95℃ 30 s、52℃ 30 s，72℃ 60 s，經(jīng)35個循環(huán)后，72℃延伸10 min，4℃保存。PCR產(chǎn)物經(jīng)1.5%的瓊脂糖凝膠電泳檢測后，送青島擎科生物公司進(jìn)行雙向測序。

表2 刺參線粒體DNA擴增用引物序列

Tab.2 Primer sequences of mtDNA of A. japonicus

1.3 數(shù)據(jù)處理

測序所得序列采用ClustalX1.83軟件編輯、校對和排序(Thompson, 1997)。采用DnaSP 5.0軟件計算多態(tài)位點數(shù)目(Number of polymorphicsites)、單倍型數(shù)目(Number of haplotypes)、單倍型多樣性(Haplotype diversity)、核苷酸多樣性(Nucleotide diversity)、平均核苷酸差異數(shù)(Average number of nucleotide differences)、兩兩群體間的遺傳分化系數(shù)(st)(Librado, 2009)。利用MEGA 6.0軟件統(tǒng)計堿基組成、變異位點數(shù)，計算群體內(nèi)及群體間遺傳距離，采用Kimura 2- Parameter方法構(gòu)建N-J(Neighbor-joining)系統(tǒng)發(fā)育樹(Saitou, 1987)。利用Network 5.0軟件構(gòu)建基于Median-Joining的單倍型網(wǎng)絡(luò)圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 刺參16S rDNA、COⅠ和D-loop序列特征分析

經(jīng)PCR擴增、測序，獲得刺參線粒體16S rDNA、COⅠ和D-loop序列，利用ClustalX1.83軟件進(jìn)行序列比對、校正去除序列兩端非保守堿基后獲得80個個體的相應(yīng)序列信息。16S rDNA序列長度為543 bp，堿基組成比例相對穩(wěn)定(表3)，A的平均含量為27.5%，T的平均含量為29.1%，G的平均含量為21.7%，C的平均含量為21.7%，G與C的平均含量及各群體含量均相等，A+T的含量為56.6%，略高于G+C含量。COⅠ的序列長度為656 bp，A、T、G、C的平均含量分別為32.4%、26.5%、21.7%、19.4%，A+T的含量為58.9%，高于G+C含量。D-loop的序列長度為509~527 bp，A、T、G、C的平均含量分別為34.5%、25.3%、27.0%、13.3%，A+T的含量為59.7%，顯著高于G+C含量。A+T含量在不同基因片段中差異顯著，3個片段中D-loop序列最高，按照不同地理群體進(jìn)行相應(yīng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，在同一序列不同群體中差異不顯著。

16S rDNA的543個位點中，變異位點有16個(圖2)，占總位點數(shù)的2.9%，其中沒有發(fā)現(xiàn)插入/缺失現(xiàn)象，轉(zhuǎn)換多于顛換。在COⅠ基因的656個位點中，變異位點62個(圖3)，占總位點數(shù)的9.5%，其中，沒有發(fā)現(xiàn)插入/缺失位點，轉(zhuǎn)換多于顛換。D-loop的總長度為551 bp (包含缺失位點)，變異位點200個(圖4)，占總位點數(shù)的36.3%，其中，68個位點存在堿基的插入/缺失位點。

表3 刺參不同地理群體16S rDNA、COⅠ和D-loop序列的堿基組成(%)

Tab.3 Base compositions of 16S rDNA, COⅠ and D-loop sequences in different populations of A. japonicus(%)

*表示差異較顯著(<0.01)

* represents significant difference (<0.01)

圖2 刺參16S rDNA序列變異位點

上方數(shù)字表示變異位點在單倍型中對應(yīng)的位置，左側(cè)表示單倍型名稱，右側(cè)表示個體數(shù)目

Numbers on the top represent the locations of mutative nucleotide acids, on the left are the names of haplotypes,on the right side represent the number of individuals

2.2 不同地理群體刺參的遺傳多樣性分析

8個群體間的16S rDNA、COⅠ、D-loop的核苷酸遺傳多樣性參數(shù)見表4。從8個群體80個個體的16S rDNA序列中共檢測到16個多態(tài)位點、16種單倍型，單倍型多樣性指數(shù)為0.629，核苷酸多樣性指數(shù)為0.0016，平均核苷酸差異數(shù)0.880，整體遺傳多樣性較低。8個群體中80個個體的COⅠ序列共檢測到62個多態(tài)位點、38種單倍型，單倍型多樣性指數(shù)為0.958，核苷酸多樣性指數(shù)為0.0073，平均核苷酸差異數(shù)為4.796，說明8個群體的COⅠ序列單倍型及多態(tài)位點比較豐富，核苷酸差異數(shù)較大，其中，韓國浦項地區(qū)3個不同體色的刺參單倍型多樣性比其他群體更高。從8個群體中80個個體的D-loop序列共檢測到200個多態(tài)位點、61種單倍型，單倍型多樣性指數(shù)為0.933，說明8個群體的D-loop序列的多態(tài)位點數(shù)及單倍型數(shù)最為豐富，單倍型多樣性最高，核苷酸多樣性指數(shù)為0.0157，平均核苷酸差異數(shù)為6.834，核苷酸差異數(shù)最大。對比3個片段的遺傳多樣性結(jié)果可以看出，COⅠ基因和D-loop的單倍型多樣性、多態(tài)位點數(shù)及核苷酸差異數(shù)都顯著高于16S rDNA。鑒于NCBI數(shù)據(jù)庫中收錄的海參綱COⅠ基因數(shù)據(jù)量高，而D-loop序列較少，為了保證后期數(shù)據(jù)分析的準(zhǔn)確性和可比性，本研究選取COⅠ基因用于后續(xù)不同地理群體刺參遺傳結(jié)構(gòu)分析。

2.3 群體遺傳結(jié)構(gòu)分析

根據(jù)所測定的8個群體的COⅠ序列信息，采用MEGA 6.0軟件計算8個群體內(nèi)和群體間的遺傳距離的結(jié)果見表5。從表5可以看出，群體內(nèi)遺傳距離為0.0023~0.0084，群體內(nèi)遺傳距離最大的是韓國浦項紅參群體(0.0084)，其次是韓國浦項黑參群體(0.0075)，俄羅斯符拉迪沃斯托克群體的群體內(nèi)遺傳距離最小(0.0023)。8個群體的群體間遺傳距離為0.0027~ 0.0081，韓國浦項紅參群體與韓國浦項黑參群體間的遺傳距離最大(0.0081)，青島海參群體、煙臺群體與韓國浦項海域的3個海參群體遺傳距離較大(0.0054~ 0.0071)，俄羅斯符拉迪沃斯托克群體與韓國群山群體的遺傳距離最小(0.0027)。

通過DnaSP軟件基于COⅠ序列信息分析刺參群體間的遺傳分化的結(jié)果見表5。遺傳分化系數(shù)(st)反映了群體間的遺傳分化程度，當(dāng)st值在0~0.05時，群體間遺傳差異很小，不存在分化；在0.05~0.15時，存在中等程度的遺傳分化；0.15~0.25時，遺傳分化程度較大；大于0.25時，則遺傳分化很大(Wright, 1931)。俄羅斯群體與煙臺群體間的遺傳分化系數(shù)最大(0.1598)，遺傳分化程度較高，煙臺群體與韓國浦項、群山、木浦群體間均存在中等的遺傳分化，青島群體與韓國浦項黃參群體、韓國浦項黑參群體間也存在著中等遺傳分化，而其他群體間差異較小，不存在分化。韓國浦項地區(qū)3個不同顏色的群體雖然遺傳多樣性較大，但遺傳分化系數(shù)卻較小，沒有形成顯著的遺傳分化。

圖3 刺參COⅠ基因序列變異位點

上方數(shù)字表示變異位點在單倍型中對應(yīng)的位置，左側(cè)表示單倍型名稱，右側(cè)表示個體數(shù)目，N代表序列簡并

Numbers on the top represent the locations of mutative nucleotide acids，on the left are the names of haplotypes,on the right side represent the number of individuals,N represents sequence degeneracy

2.4 基于COⅠ序列的系統(tǒng)進(jìn)化

基于COⅠ基因構(gòu)建的進(jìn)化樹(圖5)顯示青島海參群體與煙臺海參群體聚為一支，再與韓國群山黑參群體聚為一支，與韓國木浦黑參群體聚在一起，再與俄羅斯群體聚為一支，向外依次為韓國浦項的3個不同體色的群體，這與其地理分布具有一定的相關(guān)性。韓國浦項由于其群體內(nèi)遺傳分化較大，在進(jìn)化樹中處于最外側(cè)，可能與受其洋流影響有關(guān)。

利用Network軟件對所獲得的COⅠ的38個單倍型構(gòu)建單倍型網(wǎng)絡(luò)圖發(fā)現(xiàn)(圖6)，37個單倍型構(gòu)成以Hap3為中心呈放射狀分布的網(wǎng)絡(luò)狀，此外，Hap4、Hap6、Hap9、Hap12、Hap13、Hap18、Hap27、Hap32和Hap38成為外部輻射狀網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，而其余單倍型則成為輻射圖外部端點獨立存在。Hap3存在于除俄羅斯群體和韓國浦項黃參群體外的群體中，為6個群體所共有，在37個單倍型中有10個單倍型為共享單倍型，占總單倍型的26.3%，28個單倍型為某個群體所特有。從網(wǎng)絡(luò)圖中難以分析出不同單倍型與地理位置的關(guān)系，因為其聚類無顯著地理差異性，不同單倍型在不同群體間交叉分布，不同群體的單倍型具有共享性又具有特異性。

圖4 刺參D-loop序列變異位點

上方數(shù)字表示變異位點在單倍型中對應(yīng)的位置，左側(cè)表示單倍型名稱，右側(cè)表示個體數(shù)目，N代表序列簡并

Numbers on the top represent the locations of mutative nucleotide acids, on the left are the names of haplotypes,on the right side represent the number of individuals,N represents sequence degeneracy

表4 刺參不同群體16S rDNA、COⅠ和D-loop片段的遺傳多樣性指數(shù)

Tab.4 The genetic diversity indices of partial 16S rDNA, COⅠ and D-loop sequence in different population of A. japonicus

表5 基于COⅠ序列的8個刺參群體內(nèi)(對角線)和群體間的遺傳距離(對角線下方)及遺傳分化系數(shù)(對角線上方)

Tab.5 Genetic distances within (diagonal) and between eight different populations (below diagonal), the fixation index (above diagonal) of A. japonicus

圖5 8個群體刺參COⅠ基因的NJ系統(tǒng)發(fā)育樹

圖6 刺參COⅠ基因單倍型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

3 討論

遺傳多樣性是指地球上所有生物所攜帶的遺傳信息的總和，是評價群體資源狀況的一個重要依據(jù)。mtDNA作為核外轉(zhuǎn)錄因子，具有演化速度快、母系遺傳等優(yōu)點，常被用于種群遺傳結(jié)構(gòu)分析(Liu, 2007)。其中，常用到的mtDNA標(biāo)記包括16S rDNA、Cytb、COⅠ、D-loop。這些標(biāo)記曾應(yīng)用于不同種類魚(郝君等, 2013; 李大命等, 2017; 孫超等, 2018)、甲魚()(彭珊等, 2009)、海膽屬()(曾曉起等, 2012; 劉曉慧等, 2007)、水母(sp.)(張珰妮等, 2015; 王建艷等, 2013)等的遺傳結(jié)構(gòu)分析。刺參的線粒體全長包含37個基因和3個非編碼區(qū)(李云峰等, 2012)。前期多位研究者分別用16S rDNA、Cytb、COⅠ、D-loop等mtDNA片段對不同地理群體的遺傳多樣性進(jìn)行了分析。如姬南京等(2014)利用D-loop序列的多態(tài)性對不同地理群體仿刺參的遺傳結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析；李穎等(2006)利用16S rDNA、COⅠ、IrRNA-COⅠ基因?qū)χ袊鵁熍_、威海、萊州刺參進(jìn)行遺傳多樣性分析及遺傳結(jié)構(gòu)分析。為評價不同片段分析刺參遺傳多樣性的效果，本研究應(yīng)用16S rDNA、COⅠ、D-loop 3個mtDNA片段對6個地理種群8個群體進(jìn)行了分析。3個片段對群體的遺傳多樣性檢測結(jié)果表明，基于3個序列的各群體的核苷酸多樣性指數(shù)為0.0007~0.0441，16S rDNA序列最為保守，表現(xiàn)出較低的遺傳多樣性，而COⅠ和D-loop遺傳多樣性較高。這與陳麗梅等(2008)研究的海參16S rDNA遺傳多樣性低于COⅠ基因的遺傳多樣性一致。相關(guān)結(jié)果均表明，16S rDNA不適于用于同一物種的種內(nèi)不同群體的遺傳結(jié)構(gòu)分析，COⅠ和D-loop更適于進(jìn)行種內(nèi)群體間遺傳多樣性及遺傳結(jié)構(gòu)分析。在海參綱中，相比于D-loop序列，COⅠ基因信息收錄于NCBI數(shù)據(jù)庫中的種類及數(shù)目較多，更適合于進(jìn)行比較分析，因而，本研究后續(xù)分析選用COⅠ基因。

本研究檢測16S rDNA、D-loop和COⅠ序列的核苷酸多樣性指數(shù)分別為0.0016、0.0157和0.0073，多樣性指數(shù)較低。單倍型分別是16種、61種和38種，單倍型多樣性分別為0.629、0.922和0.958，單倍型多樣性較高，這種核苷酸多樣性指數(shù)較低，單倍型多樣性較高的現(xiàn)象，在其他物種海參線粒體基因片段中也廣泛存在(Soliman, 2016; Uthicke, 2010)。對所獲得的8個群體的遺傳多樣性分析結(jié)果表明，韓國浦項3個不同體色的野生刺參群體遺傳多樣性指數(shù)最高，相比之下，中國青島和煙臺野生群體刺參的遺傳多樣性較低，這與王鶴等(2016)的研究結(jié)果相一致，即韓國刺參群體的遺傳多樣性比中國群體的遺傳多樣性豐富。這種狀況出現(xiàn)的原因可能是多方面的，首先地理位置差異導(dǎo)致其聚居區(qū)域洋流差異及海水溫度差異較大，另一方面可能由于在中國青島和煙臺沿海刺參養(yǎng)殖較多，在排水過程中存在苗種逃逸現(xiàn)象，養(yǎng)殖刺參與野生刺參存在一定程度上的基因交流，近親繁殖現(xiàn)象嚴(yán)重，從而導(dǎo)致青島和煙臺野生刺參出現(xiàn)遺傳多樣性較低的現(xiàn)象。

利用COⅠ基因?qū)λ杉?個群體進(jìn)行遺傳距離分析并構(gòu)建系統(tǒng)進(jìn)化樹，基于COⅠ基因序列的遺傳距離為0.0023~0.0084。系統(tǒng)進(jìn)化分析顯示，不同群體的遺傳結(jié)構(gòu)與地理位置具有一定的相關(guān)性，即青島、煙臺、韓國木浦群體和韓國群山的刺參群體采樣點為環(huán)渤海、黃海、東海相連通的海域地區(qū)，其中，青島、煙臺距離最近，在進(jìn)化樹中，這2個地理群體的刺參聚為一支，然后再與韓國群山、木浦群體聚為一支。韓國浦項群體位于韓國東海，俄羅斯群體采樣點位于太平洋沿岸穆拉維約夫–阿穆爾斯基半島的南端，臨近日本海，地理距離與其他群體相對較遠(yuǎn)，這兩地群體位于進(jìn)化樹外側(cè)。本研究結(jié)果與潘傳燕等(2012)利用微衛(wèi)星標(biāo)記進(jìn)行的相關(guān)分析一致，即種群間相似程度與其地理分布具有一定的相關(guān)性。

本研究對采自于韓國浦項的3種不同顏色的刺參群體遺傳多樣性結(jié)果分析表明，該海域的刺參具有較高的遺傳多樣性，這可能與其所處的位置受日本暖流及千島寒流影響，海水在次表層和中層2個層面中不斷流動，運輸著來自不同海域的營養(yǎng)物質(zhì)，使海域中的浮游生物豐富度增加(王燕, 2015)，致使此地刺參群體變異比較大，具體的作用機制有待于進(jìn)一步研究。戰(zhàn)愛斌(2007)研究認(rèn)為，洋流會促使幼蟲甚至成體發(fā)生交換，會促使不同地域的海洋生物的生殖細(xì)胞、幼蟲甚至成體發(fā)生交換，從而影響不同地理群體的遺傳分化(Pante, 1992)。韓國浦項3個體色群體的遺傳分化較小，還未達(dá)到分化成不同種的水平。Zhang等(2016)利用線粒體全基因組分析得出不同顏色的刺參屬于同一物種，體色差異是由于海洋氣候及洋流變化造成的。Sun等(2010)通過對紅色、綠色、黑色刺參的線粒體基因組比較發(fā)現(xiàn)，不同體色刺參分化亦未達(dá)到不同物種的分化水平，這與本研究的結(jié)果是一致的。

本研究基于刺參3種線粒體DNA序列對中、韓、俄沿海野生刺參進(jìn)行遺傳多樣性和遺傳結(jié)構(gòu)分析結(jié)果表明，COⅠ基因更適于進(jìn)行刺參不同地理群體遺傳結(jié)構(gòu)分析；不同地理群體的進(jìn)化關(guān)系跟其地理位置和所處海域的洋流關(guān)系密切；處于同一海域不同體色的刺參雖然其體色差異顯著，但遺傳分化不顯著。

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Genetic Diversity and Population Structure of Different Geographical Populations of Sea Cucumber () from China, South Korea and Russia Based on Mitochondrial Genes

WANG Jinjin1,2, LIAO Meijie2,3①, LI Bin2,3, WANG Yingeng2,3, RONG Xiaojun2,3, ZHANG Zheng2,3, GE Jianlong2

(1.201306;2.,266071;3.()266071)

In order to explore the genetic structure of sea cucumber populations with different body color characteristics in different sea areas, 16S rDNA, COⅠ and D-loop gene sequences of eight populations of sea cucumber () from China, Korea and Russia were amplified by PCR.Genetic diversity and evolutionary relationship of the 8 populations were analyzed by 16S rDNA, COⅠ and D-loop gene sequences from 80 samples.The results showed that the sequence lengths of 16S rDNA, COⅠ and D-loop genes were 543 bp, 656 bp and 509~527 bp, respectively. There were 16 polymorphic loci and 16 haplotypes in the 16S rDNA sequence, the haplotype diversity index was 0.629, the nucleotide diversity index was 0.0016, and the average nucleotide diversity was 0.880. A total of 62 polymorphic loci and 38 haplotypes were detected in the COⅠ sequence, the haplotype diversity index was 0.958, the nucleotide diversity index was 0.0073, and the average nucleotide diversity was 4.796.A total of 200 polymorphic loci and 61 haplotypes were detected in the D-loop sequence. The haplotype diversity index was 0.992, the nucleotide diversity index was 0.0157, and the average nucleotide diversity was 6.834.The results showed that the polymorphic loci, haplotypes and nucleotide diversity of D-loop and COⅠ sequences were significantly higher than those of 16S rDNA sequences, which were more suitable for the analysis of genetic structure in different populations of the same species.The genetic diversity of the three populations was the highest in the Posco area of South Korea, which may be related to the influence of ocean currents.The COⅠ gene was used to analyze the genetic differentiation of three body color sea cucumbers collected from Posco, the genetic differentiation coefficientstwas less than 0.05, and there was no genetic differentiation.The results of phylogenetic tree construction using COⅠ gene showed that the Qingdao and Yantai sea cucumber population were clustered into one branch, then the Korean Mokpo black sea cucumber population clustered into one branch, from the inner outward are successively the Russian population and the Korea Posco population. The results showed that the populations with different body colors were poorly differentiated, and the genetic distances and clustering of different populations had the strongest correlation with their geographical distribution.

; 16S rDNA; D-loop; COⅠ; Genetic diversity

S966.9

A

2095-9869(2020)01-0075-11

10.19663/j.issn2095-9869.20181111001

* 國家重點研發(fā)計劃(2018YFD0901603)、中國水產(chǎn)科學(xué)研究院基本科研業(yè)務(wù)費專項資金(2018GH10)、中國水產(chǎn)科學(xué)研究院黃海水產(chǎn)研究所基本科研業(yè)務(wù)費(20603022016008)、山東省農(nóng)業(yè)良種工程重大課題(2017LZGC010)和山東省自然科學(xué)基金博士基金(ZR2016CB46)共同資助 [This work was supported by National Key Research and Development Project (2018YFD0901603), Central Public-Interest Scientific Institution Basal Research Fund, Chinese Academy of Fishery Sciences (2018GH10), Special Scientific Research Funds for Central Non-Profit Institutes, Yellow Sea Fisheries Research Institute, CAFS (20603022016008), Agriculture Seed Improvement Project of Shandong Province (2017LZGC010), and the Doctoral Fund of Natural Science Foundation of Shandong Province (ZR2016CB46)]. 王錦錦，E-mail: jinjin201602@sina.com

廖梅杰，副研究員，E-mail: liaomj@ysfri.ac.cn

2018-11-11,

2018-12-04

http://www.yykxjz.cn/

王錦錦, 廖梅杰, 李彬, 王印庚, 榮小軍, 張正, 葛建龍. 基于多個線粒體序列的中韓俄沿海不同地理群體刺參的遺傳多樣性及種群結(jié)構(gòu)分析. 漁業(yè)科學(xué)進(jìn)展, 2020, 41(1): 75–85

Wang JJ, Liao MJ, Li B, Wang YG, Rong XJ, Zhang Z, Ge JL. Genetic diversity and population structure of different geographical populations of sea cucumber () from China, South Korea and Russia based on mitochondrial genes. Progress in Fishery Sciences, 2020, 41(1): 75–85

LIAO Meijie, E-mail: liaomj@ysfri.ac.cn

(編輯 馮小花)