中國(guó)東南沿海地區(qū)球狀偽鏢水蚤種群遺傳多樣性及遺傳結(jié)構(gòu)研究*

王龍升 李浩然 郭東暉, 2, 3, 4

中國(guó)東南沿海地區(qū)球狀偽鏢水蚤種群遺傳多樣性及遺傳結(jié)構(gòu)研究*

王龍升1李浩然1郭東暉1, 2, 3, 4①

(1. 廈門大學(xué)海洋與地球?qū)W院 廈門 361102; 2. 海洋生物多樣性與全球變化研究中心 廈門 361102; 3. 廈門市海灣生態(tài)保護(hù)與修復(fù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 廈門 361102; 4. 福建省海陸界面生態(tài)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 廈門 361102)

為了探究球狀偽鏢水蚤群體的遺傳多樣性及其遺傳結(jié)構(gòu), 本研究以線粒體細(xì)胞色素氧化酶Ⅰ(mtCOⅠ)基因作為分子標(biāo)記, 提取了中國(guó)東南沿海地區(qū)5個(gè)采樣點(diǎn)135只球狀偽鏢水蚤個(gè)體的基因組DNA并進(jìn)行分析。結(jié)果表明: 在獲得的580bp的COⅠ基因序列中, 堿基A+T的平均含量為63.4%, 明顯高于G+C的含量(36.6%), 顯示出較強(qiáng)的AT偏好性。5個(gè)采樣群體共檢測(cè)到49個(gè)多態(tài)位點(diǎn)和38個(gè)單倍型, 單倍型多樣性指數(shù)(: 0.6285—0.9214)和核苷酸多樣性指數(shù)(: 0.00766—0.02010)均處于較高水平, 各群體之間遺傳距離為0.009—0.031。系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)和單倍型網(wǎng)絡(luò)圖顯示: 5個(gè)采樣群體聚成多個(gè)支系; 除廣州與順德、上海與無(wú)錫以外, 其他各采樣群體之間均具有顯著遺傳分化; 5個(gè)采樣群體可以劃分為3個(gè)種群。中性檢驗(yàn)和核苷酸不配對(duì)分布顯示, 各種群均未經(jīng)歷過(guò)種群擴(kuò)張事件。

橈足類; 球狀偽鏢水蚤; mtCOⅠ; 遺傳多樣性; 遺傳分化

遺傳多樣性作為生物多樣性的重要組成部分, 是物種多樣性和生態(tài)系統(tǒng)多樣性的基礎(chǔ)。物種的進(jìn)化潛力及其對(duì)環(huán)境變化的適應(yīng)能力取決于物種種內(nèi)的遺傳多樣性或變異性(施立明, 1990)。開(kāi)展種群遺傳多樣性及遺傳結(jié)構(gòu)的研究, 對(duì)于了解種群數(shù)量變動(dòng)規(guī)律和補(bǔ)充機(jī)制、揭示種群間的遺傳差異與進(jìn)化關(guān)系具有重要的意義。

球狀偽鏢水蚤()隸屬于節(jié)肢動(dòng)物門(Arthropoda)、甲殼動(dòng)物亞門(Crustacea)、六肢幼蟲綱(Hexanauplia)、橈足亞綱(Copepoda)、哲水蚤目(Calanoida)、偽鏢水蚤科(Pseudodiaptomidae)、偽鏢水蚤屬()。其主要生活于淡水和咸淡水, 廣泛分布于我國(guó)東南地區(qū)沿海及內(nèi)陸的湖泊、池塘和江河中(沈嘉瑞等, 1979), 在湖泊、河口等水體的生態(tài)系統(tǒng)中扮演著重要的角色。因此, 對(duì)其種群遺傳多樣性的研究具有十分重要的意義。

線粒體細(xì)胞色素氧化還原酶Ⅰ(mtCOⅠ)基因是動(dòng)物線粒體基因組中發(fā)現(xiàn)的一種較為保守的蛋白質(zhì)編碼基因(Brown, 1985), 其作為后生動(dòng)物種群遺傳和進(jìn)化研究中最常用的DNA條形碼之一(Shao, 2007; Bucklin, 2011), 廣泛應(yīng)用于水母類、橈足類等浮游生物及魚類等游泳生物的研究(Bernatchez, 1992; Makino, 2010; 程方平等, 2012)。mtCOⅠ基因在偽鏢水蚤研究中也有較多的應(yīng)用, 可作為偽鏢水蚤形態(tài)學(xué)分類的輔助手段, 為新種的發(fā)現(xiàn)提供分子生物學(xué)方面支持(Sakaguchi, 2010; Soh, 2012; 王博文等, 2019a, b); 也能在偽鏢水蚤類群劃分和系統(tǒng)發(fā)育的研究中, 提供分子系統(tǒng)學(xué)上的證據(jù)(Eyun, 2007; 王博文, 2019)。目前利用COⅠ基因?qū)午S水蚤的研究主要聚焦于種類鑒定及系統(tǒng)發(fā)育學(xué), 在種群遺傳學(xué)上的研究工作較少。本研究基于mtCOⅠ序列, 對(duì)我國(guó)東南沿海5個(gè)地區(qū)的球狀偽鏢水蚤群體進(jìn)行種群遺傳學(xué)研究, 從遺傳多樣性、遺傳結(jié)構(gòu)和歷史動(dòng)態(tài)方面對(duì)其進(jìn)行群體遺傳分析, 以期更好地了解其地理分化格局和群體動(dòng)態(tài)。

1 材料與方法

1.1 樣品采集與保存

2017年4月—2018年10月, 采用浮游生物網(wǎng)在中國(guó)東南沿海地區(qū)(無(wú)錫、上海、漳州、廣州、順德)5個(gè)采樣點(diǎn)進(jìn)行浮游動(dòng)物樣品的采集(表1), 現(xiàn)場(chǎng)以無(wú)水乙醇固定、保存。實(shí)驗(yàn)室內(nèi)對(duì)浮游動(dòng)物樣品進(jìn)行鑒定并挑出球狀偽鏢水蚤單獨(dú)存放于無(wú)水乙醇中, 4°C低溫保存用于后續(xù)分析。

表1 球狀偽鏢水蚤樣本采集信息

Tab.1 Sampling information of P. forbesi

1.2 DNA提取、mtCOⅠ序列擴(kuò)增與測(cè)序

使用微量基因組DNA試劑盒(北京全式金生物技術(shù)有限公司, EasyPure Micro Genomic DNA Kit)提取單只球狀偽鏢水蚤的基因組DNA。采用通用引物進(jìn)行mtCOⅠ基因片段的擴(kuò)增(Folmer, 1994), 引物分別為L(zhǎng)CO-1490(5’-GGTCAACAAATCATAAAG ATATTGG-3’)和HCO-2198(5’-TAAACTTCAGGGTG ACCAAAAAATCA-3’)。PCR擴(kuò)增體系總體積50μL, 其中基因組DNA模板5μL, 正反向引物各0.6μL (50μmol/L), Taq DNA聚合酶(TaKaRa Premix Taq)25μL, 純水18.8μL。PCR反應(yīng)的程序?yàn)? 94°C預(yù)變性4min; 94°C變性1min, 40°C退火1min, 72°C延伸1min, 循環(huán)35次; 最后72°C充分延伸10min。PCR產(chǎn)物經(jīng)電泳檢測(cè)后, 交由生工生物工程(上海)股份有限公司以Sanger法進(jìn)行正反向測(cè)序。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

測(cè)序所獲得的原始序列首先與對(duì)應(yīng)的峰圖進(jìn)行對(duì)比以確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性, 對(duì)比后的mtCOⅠ序列在軟件BioEdit v7.2.5(Hall, 1999)及其所附帶Clustal W中進(jìn)行正反向拼接及多重比對(duì), 刪除兩端不對(duì)齊的序列后獲得580bp的mtCOⅠ序列。剪切后的COⅠ序列使用Arlequin 3.5(Excoffier, 2010)計(jì)算堿基組成、轉(zhuǎn)換/顛換、單倍型多樣性()、核苷酸多樣性()等遺傳多樣性參數(shù), 并通過(guò)軟件的分子變異分析(Analysis of Molecular Variance, AMOVA)來(lái)評(píng)估群體間的遺傳變異、遺傳分化系數(shù)(st)、基因流(m)及其顯著性。MEGA 5.0計(jì)算Kimura 2-Parameter遺傳距離。通過(guò)Tajima’s(Tajima, 1989)和Fu’(Fu, 1997)中性檢驗(yàn)(Neutrality tests)和核苷酸不配對(duì)分布(Mismatch distribution analysis)檢測(cè)球狀偽鏢水蚤種群歷史動(dòng)態(tài)。以中華異水蚤(GenBank登錄號(hào): MT800776)作為外群, 使用PhyML v3.0基于AIC準(zhǔn)則下的HKY+I模型通過(guò)最大似然法(Maximum Likelihood, ML)構(gòu)建系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)(Guindon, 2010), 各分支的置信度經(jīng)過(guò)重復(fù)抽樣分析(bootstrap test)1000次檢驗(yàn); 基于貝葉斯法以MrBayes 3.27構(gòu)建進(jìn)化樹(shù)(Ronquist, 2012), 采用馬爾可夫蒙特卡洛分析, 使用4條馬爾科夫鏈(1條熱鏈, 3條冷鏈), 運(yùn)行1000000代, 每100代抽樣一次。各分支可信度通過(guò)后驗(yàn)概率(Posterior probability, PP)檢驗(yàn), 當(dāng)PP>95%時(shí)該分支可視為有效。通過(guò)Haploviewer軟件構(gòu)建COⅠ單倍型網(wǎng)絡(luò)圖(Salzburger, 2011)。

2 結(jié)果

2.1 mtCOⅠ序列特征及遺傳多樣性

本研究共獲得5個(gè)采樣群體135條580bp的mtCOⅠ序列(GenBank登錄號(hào): MT776177—MT 776311), 所有序列中, 堿基A+T的平均含量為63.4%, 明顯高于G+C的含量(36.6%), 顯示出較強(qiáng)的AT偏好性, 5個(gè)群體間的 COⅠ基因序列堿基組成無(wú)明顯差異。共檢測(cè)到49個(gè)核苷酸變異位點(diǎn), 占分析總位點(diǎn)數(shù)的8.4%, 包括8個(gè)單核苷酸變異位點(diǎn), 41個(gè)多態(tài)簡(jiǎn)約信息位點(diǎn), 無(wú)插入和缺失位點(diǎn); 轉(zhuǎn)換數(shù)(s)共有43次, 明顯高于顛換數(shù)(v)(9次),s/v=4.78, 表明mtDNA序列未達(dá)到突變飽和狀態(tài), 適合遺傳變異研究。

135條序列共檢測(cè)到38個(gè)單倍型, 其中單倍型H1、H2和H26出現(xiàn)次數(shù)較多, 共包含60只個(gè)體, 占總樣本數(shù)的44.4%; 未出現(xiàn)5個(gè)采樣群體共享的單倍型, 且漳州群體與其他4個(gè)群體之間均無(wú)共享單倍型(表2)。遺傳多樣性參數(shù)顯示, 5個(gè)群體的球狀偽鏢水蚤單倍型多樣性指數(shù)在0.6285—0.9214之間, 核苷酸多樣性指數(shù)在0.00766—0.02010之間, 其中上海群體遺傳多樣性最高(=0.9046±0.0366;=0.02010± 0.01048), 其他四個(gè)群體遺傳多樣性差別不大, 同樣也處于較高水平, 表明各個(gè)球狀偽鏢水蚤群體均具有較豐富的遺傳多樣性(表3)。

表2 球狀偽鏢水蚤5個(gè)群體單倍型分布

Tab.2 Distribution of haplotypes in the five P. forbesiassemblages

2.2 種群遺傳結(jié)構(gòu)

對(duì)5個(gè)采樣群體間的遺傳分化系數(shù)(st)和基因流(m)進(jìn)行檢測(cè), 結(jié)果顯示(表4), 無(wú)錫與上海群體之間產(chǎn)生中度遺傳分化(st=0.20863,<0.01;m=0.94829); 廣州與順德群體之間遺傳分化不顯著, 基因交流頻繁(st=0.04972,>0.05;m=4.77816); 其他各群體之間均存在顯著遺傳分化(st: 0.26611—0.69248,<0.01;m: 0.11102—0.68946)。基于Kimura 2-parameter計(jì)算的群體內(nèi)及群體間遺傳距離顯示, 上海群體的群體內(nèi)遺傳距離為0.021, 其他群體的群體內(nèi)遺傳距離在0.008—0.010之間; 廣州與順德群體間遺傳距離(0.009)為各群體間最小, 與其二者間未產(chǎn)生顯著遺傳分化和較高的基因流相對(duì)應(yīng), 無(wú)錫與上海群體間遺傳距離為0.019, 其他各群體間遺傳距離在0.015—0.031之間。

表3 球狀偽鏢水蚤遺傳多樣性參數(shù)

Tab.3 Molecular diversity indices of P. forbesi

表4 球狀偽鏢水蚤5個(gè)群體間的遺傳分化系數(shù)(st)和基因流(m)

Tab.4 The fixation index (Fst) and gene flow (Nm) among five assemblages of P. forbesi

注: 上三角為基因流m, 下三角為遺傳分化系數(shù)st, *表示差異極顯著(<0.01)

根據(jù)上述結(jié)果, 將廣州與順德群體合并為珠江種群, 無(wú)錫與上海群體合并為長(zhǎng)江種群, 漳州群體即為九龍江種群。再次進(jìn)行種群遺傳結(jié)構(gòu)分析,st和m顯示(表5): 3個(gè)球狀偽鏢水蚤種群相互間均存在顯著遺傳分化(st: 0.38675—0.48758,<0.01;m絕對(duì)值: 0.26274—0.39641)。對(duì)3個(gè)種群進(jìn)行分子方差分析(AMOVA), 結(jié)果顯示(表6): 54.82%的遺傳變異出現(xiàn)在種群內(nèi), 45.18%種群間總的遺傳分化系數(shù)st為0.45183, 差異顯著(<0.01), 支持3個(gè)球狀偽鏢水蚤種群間存在一定程度的遺傳分化。基于Kimura 2-parameter計(jì)算的種群內(nèi)及種群間遺傳距離顯示, 種群間遺傳距離(0.015—0.028)高于種群內(nèi)遺傳距離(0.009—0.018)。上述遺傳結(jié)構(gòu)分析結(jié)果顯示, 合并后的長(zhǎng)江、九龍江和珠江3個(gè)球狀偽鏢水蚤種群之間已經(jīng)產(chǎn)生了顯著遺傳分化。

表5 球狀偽鏢水蚤3個(gè)種群間的遺傳分化系數(shù)(st)和基因流(m)

Tab.5 The pairwise fixation index (Fst) and gene flow (Nm) among three populations of P. forbesi

注: 上三角為基因流m, 下三角為遺傳分化系數(shù)st, *表示差異極顯著(<0.01)

表6 球狀偽鏢水蚤3個(gè)種群間遺傳差異的分子方差分析表(AMOVA)

Tab.6 Analysis of molecular variance (AMOVA) in the three populations of P. forbesi

以中華異水蚤()作為外群, 基于貝葉斯法和最大似然法構(gòu)建球狀偽鏢水蚤135只個(gè)體的系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù), 兩種方法構(gòu)建的進(jìn)化樹(shù)基本一致?；谪惾~斯法構(gòu)建的系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)(圖1)顯示: 球狀偽鏢水蚤均以較高支持率形成多個(gè)進(jìn)化分支。其中, 漳州群體形成2個(gè)獨(dú)立的分支(ZZ), 廣州、順德群體與少數(shù)上海群體個(gè)體合并為一支(GZ/SD/SH), 另外廣州與順德群體形成1個(gè)獨(dú)立分支(GD/SD), 無(wú)錫與上海群體也單獨(dú)形成一分支(WX/SH)。單倍型網(wǎng)絡(luò)圖(圖2)與貝葉斯進(jìn)化樹(shù)(圖1)結(jié)果基本一致, 漳州群體形成2個(gè)獨(dú)立支系, 無(wú)錫與上海群體于網(wǎng)絡(luò)圖右側(cè)形成一獨(dú)立支系, 廣州與順德群體聚集于網(wǎng)絡(luò)圖中部, 并與少量上海群體共享部分單倍型(表2, 圖2), 各支系間未出現(xiàn)共有的祖先單倍型。系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)和單倍型網(wǎng)絡(luò)圖結(jié)果均表明, 5個(gè)采樣群體聚為多個(gè)支系, 群體遺傳結(jié)構(gòu)與st和m所得到的結(jié)果基本一致。

2.3 種群歷史動(dòng)態(tài)

中性檢驗(yàn)結(jié)果如表7所示, 3個(gè)種群中性檢驗(yàn)結(jié)果均不顯著(>0.1), 表明3個(gè)種群在過(guò)去并未出現(xiàn)過(guò)種群擴(kuò)張。核苷酸不配對(duì)分析結(jié)果與中性檢驗(yàn)結(jié)果吻合, 3個(gè)種群的觀測(cè)曲線均呈現(xiàn)出多峰曲線分布, 與預(yù)期曲線相背離(圖3) , 表明3個(gè)種群均未經(jīng)歷種群擴(kuò)張, 種群大小維持穩(wěn)定。

3 討論

3.1 球狀偽鏢水蚤種群遺傳多樣性分析

本研究中, 球狀偽鏢水蚤mtCOⅠ序列的堿基組成顯示出較強(qiáng)的AT偏好性(63.4%), 與其他橈足類的mtCOⅠ基因序列堿基組成特點(diǎn)相同(Huang, 2014; 王興霞等, 2018; 王博文等, 2019a, b)。在部分魚類、雙殼類和介形類中, COⅠ堿基組成同樣也顯示出較強(qiáng)的AT偏好性(沈玉幫等, 2011; 劉連為等, 2013; Xu, 2019)。AT堿基的占比與線粒體DNA進(jìn)化地位的高低呈正相關(guān)(Folmer, 1994), 球狀偽鏢水蚤的A+T堿基占比高達(dá)63.4%, 表明其具有較明顯的進(jìn)化優(yōu)勢(shì), 這與本研究球狀偽鏢水蚤高度遺傳分化的結(jié)果相一致。五個(gè)采樣群體的單倍型多樣性指數(shù)在0.6285—0.9214之間, 核苷酸多樣性指數(shù)在0.00766—0.02010之間, 各群體遺傳多樣性均處于較高水平(表3)。從生物學(xué)和生態(tài)學(xué)的角度來(lái)說(shuō), 維持自然種群較高的遺傳多樣性需要有大的有效種群、環(huán)境異質(zhì)性以及適于群體快速增長(zhǎng)的生活環(huán)境作為基礎(chǔ); 從歷史進(jìn)化的角度看, 種群的高遺傳多樣性特征通常是由一個(gè)大而穩(wěn)定的有效種群經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)化所產(chǎn)生(Nei, 1987)。球狀偽鏢水蚤在中國(guó)東南沿海地區(qū)的湖泊、池塘及河流中分布很廣, 表明其對(duì)環(huán)境有較強(qiáng)的適應(yīng)能力, 同時(shí)廣闊的生境使其面臨較小的自然選擇壓力。這些合適的環(huán)境條件及自身因素可能是球狀偽鏢水蚤各群體維持較高的遺傳多樣性的主要原因。

圖1 基于貝葉斯法構(gòu)建的球狀偽鏢水蚤系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)

注: GZ. 廣州群體; SD. 順德群體; SH. 上海群體; WX. 無(wú)錫群體; ZZ. 漳州群體

圖2 球狀偽鏢水蚤COⅠ單倍型網(wǎng)絡(luò)圖

注: GZ. 廣州群體; SD. 順德群體; SH. 上海群體; WX. 無(wú)錫群體; ZZ. 漳州群體

圖3 球狀偽鏢水蚤核苷酸不配對(duì)分布

表7 球狀偽鏢水蚤3個(gè)種群中性檢驗(yàn)結(jié)果

Tab.7 Neutral test among three populations of P. forbesi

3.2 球狀偽鏢水蚤種群遺傳結(jié)構(gòu)及歷史動(dòng)態(tài)分析

遺傳分化系數(shù)st是用于反映種群間遺傳分化大小的重要參數(shù), 其值在0到1之間, 數(shù)值越大表明種群間的遺傳分化越顯著。當(dāng)st>0.25時(shí), 表明不同種群間存在非常高的遺傳分化; 當(dāng)st值處于0.15—0.25之間, 表示種群間出現(xiàn)了中度分化; 當(dāng)st值處于0.05—0.15之間, 表示兩種群間的分化程度較低; 當(dāng)st<0.05時(shí), 表示兩種群間沒(méi)有發(fā)生遺傳分化(Wright, 1978)。

球狀偽鏢水蚤5個(gè)采樣群體遺傳分化系數(shù)st值在0.04972—0.69248之間(表4), 廣州與順德群體之間遺傳分化程度較低, 無(wú)錫與上海群體之間產(chǎn)生中度遺傳分化, 其他各群體之間均存在顯著遺傳差異。將球狀偽鏢水蚤5個(gè)地區(qū)個(gè)體分為長(zhǎng)江、九龍江和珠江種群后, 各種群之間的遺傳分化指數(shù)st在0.38675—0.48758之間(表5), 且差異均極顯著; 表6的AMOVA分析結(jié)果顯示: 種群間總的st值為0.45183(<0.01), 種群間和種群內(nèi)變異所占的百分比相差不大, 表明長(zhǎng)江、九龍江和珠江3個(gè)種群之間遺傳分化程度很高。類似的種群遺傳學(xué)研究在淡水橈足類中鏢水蚤()、咸淡水橈足類近緣真寬水蚤()、海水橈足類劍乳點(diǎn)水蚤()和虎斑猛水蚤()中均有報(bào)道(Edmands, 2001; Winkler, 2008; Makino, 2010;Goetze, 2011)。其中淡水橈足類和咸淡水橈足類相對(duì)于海水生活的橈足類更容易形成種群遺傳分化, 其原因可能是淡水和半咸淡水之間比較容易形成地理阻隔, 且咸淡水的環(huán)境條件多變, 導(dǎo)致生活在不同地區(qū)的同一橈足類比較容易產(chǎn)生顯著的遺傳分化; 海水的連通性較強(qiáng), 地理距離較大的地區(qū)之間也能有較強(qiáng)的基因交流, 因此較難產(chǎn)生遺傳差異。在以往魚類和雙殼類的種群遺傳學(xué)研究中也有類似的結(jié)果, 如鲇()、烏鱧()和松江鱸()的種群在不同水系或河流之間各自形成顯著遺傳差異(高天翔等, 2013; 董新培等, 2014; 周偉等, 2017; 徐丹丹等, 2017); 而位于同一湖泊或河流的洪澤湖河蜆()、松江鱸和墨脫裂腹魚()的種群之間均未產(chǎn)生顯著遺傳分化(高天翔等, 2013; 李大命等, 2015; 俞丹等, 2019)。

本研究中無(wú)錫與上海的采樣點(diǎn)均地處長(zhǎng)江水系, 相距約130km; 廣州與順德采樣點(diǎn)距離約為40km, 同屬珠江水系; 漳州采樣點(diǎn)則位于九龍江水系。九龍江水系與長(zhǎng)江水系及珠江水系各采樣點(diǎn)間的直線距離分別為800km和500km左右, 長(zhǎng)江與珠江水系采樣點(diǎn)之間的直線距離約為1200km。同一水系內(nèi)采樣點(diǎn)的地理距離相近, 水體間有一定連通性, 因此群體之間基因交流相對(duì)頻繁, 遺傳分化不顯著。廣州與順德之間的地理距離較近, 且水體連通性大于無(wú)錫與上海, 這可能是無(wú)錫與上海之間種群遺傳分化大于前二者的原因。長(zhǎng)江、九龍江和珠江3個(gè)水系之間相距較遠(yuǎn), 連通性差; 且球狀偽鏢水蚤屬于低鹽種, 無(wú)法在高鹽度的海水中生活, 海水的鹽度阻隔及水系間的空間距離使得各種群之間產(chǎn)生地理隔離, 導(dǎo)致基因交流的匱乏, 各個(gè)種群經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的分化形成了顯著的遺傳結(jié)構(gòu)。

單倍型網(wǎng)絡(luò)圖和系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)顯示, 長(zhǎng)江、九龍江及珠江3個(gè)種群均形成了獨(dú)立的分支(圖1, 圖2), 與3個(gè)種群之間形成顯著遺傳分化的結(jié)果(表5, 表6)相一致。無(wú)錫群體與上海群體不僅形成獨(dú)立的分支, 還分別與珠江種群共享單倍型, 其中上海群體還與珠江種群共同形成獨(dú)立分支, 使得類群的劃分更為復(fù)雜。上海群體與多個(gè)其他群體形成共同的分支和單倍型, 可能與其具有最高的遺傳多樣性和群體內(nèi)遺傳距離有關(guān)。在本研究的基礎(chǔ)上, 若進(jìn)一步擴(kuò)大采樣范圍, 采用隱種劃分的方式來(lái)劃分類群(Belyaeva, 2009; Kordbacheh, 2017), 則能更深入地探討球狀偽鏢水蚤隱種存在的可能性。

種群歷史動(dòng)態(tài)通過(guò)Tajima’s和Fu’的中性檢驗(yàn)以及核苷酸不配對(duì)分布來(lái)檢測(cè)。中性檢驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)值如果是負(fù)值并且顯著性差異, 說(shuō)明種群擴(kuò)張引起了偏離中性的進(jìn)化(Tajima, 1989; Fu, 1997); 核苷酸不配對(duì)分布圖譜呈現(xiàn)單峰分布, 說(shuō)明種群可能經(jīng)歷了擴(kuò)張, 反之, 如呈現(xiàn)多峰分布, 說(shuō)明種群十分穩(wěn)定。本研究中, 中性檢驗(yàn)以及核苷酸不配對(duì)分布均顯示(表7及圖3), 球狀偽鏢水蚤種群保持相對(duì)穩(wěn)定, 未經(jīng)歷過(guò)種群擴(kuò)張事件。單倍型網(wǎng)絡(luò)圖也沒(méi)有顯示出與種群擴(kuò)張相對(duì)應(yīng)的星狀演化關(guān)系(Winkler, 2008; Huang, 2014; 劉碩博等, 2019), 而是分化成為多個(gè)明顯的支系, 也表明種群未經(jīng)歷過(guò)種群擴(kuò)張事件, 符合種群歷史動(dòng)態(tài)結(jié)果。

4 結(jié)論

(1) 基于DNA條形碼(mtCOⅠ)序列, 中國(guó)東南沿海地區(qū)5個(gè)球狀偽鏢水蚤采樣群體均具有較高的遺傳多樣性。

(2) 除廣州與順德群體、上海與無(wú)錫群體以外, 其他各采樣群體間均存在顯著遺傳分化; 各群體間無(wú)共同的祖先單倍型。

(3) 5個(gè)采樣群體可整合為長(zhǎng)江、九龍江和珠江3個(gè)種群, 種群間差異明顯, 地理隔離可能是造成種群分化的主要因素。中性檢驗(yàn)表明, 各種群均尚未經(jīng)歷過(guò)擴(kuò)張事件。

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POPULATION GENETIC DIVERISTY AND GENETIC STRUCTURE OFFROM THE COASTAL AREAS OF SOUTHEAST CHINA

WANG Long-Sheng1, LI Hao-Ran1, GUO Dong-Hui1, 2, 3, 4

(1. College of Ocean and Earth Sciences, Xiamen University, Xiamen 361102, China; 2. Marine Biodiversity and Global Change Research Center, Xiamen 361102, China; 3. Xiamen City Key Laboratory of Urban Sea Ecological Conservation and Restoration, Xiamen 361102, China; 4. Fujian Provincial Key Laboratory for Coastal Ecology and Environmental Studies, Xiamen University, Xiamen 361102, China)

To investigate the genetic diversity and populations structure of, 135 samples, from five areas across the southeastern of China, were collected and analyzed using the mitochondrial marker cytochrome oxidase subunit Ⅰ (mtCOⅠ). The results show that the average contents of A+T (63.4%) were significantly higher than those of G+C (36.6%) in the 580bp fragment, indicating a preference for A and T base. Forty-nine polymorphic sites and 38 haplotypes were detected from the five geographic assemblages. All assemblages had high haplotype diversity (: 0.6285—0.9214) and nucleotide diversity (: 0.00766—0.02010). The genetic distances among five assemblages ranged from 0.009 to 0.031. Based on phylogeny and haplotype network, five assemblages were separated into several lineages. The pairwise fixation index (st) and gene flow (m) show that genetic differentiation was extremely significant between all assemblages except for Guangzhou and Shunde, Shanghai and Wuxi assemblages. The five assemblages could be divided into three populations. Neutrality tests and mismatch distribution analysis inferred population expansion had not taken place in all populations.

Copepod;; mtCOⅠ; genetic diversity; genetic differentiation

* 國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃資助項(xiàng)目, 2018YFC1406301號(hào); 國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目, 41476114號(hào); 廈門市海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展專項(xiàng)資金項(xiàng)目, 14CZY042HJ16號(hào); 自然資源部全球變化與海氣相互作用專項(xiàng)(生物系統(tǒng)分類研究)。王龍升, 碩士研究生, E-mail: 1615337201@qq.com

郭東暉, 副教授, E-mail: guodh@xmu.edu.cn

2020-03-05,

2020-06-09

Q958

10.11693/hyhz20200300056