新疆塔里木河葉爾羌高原鰍群體遺傳學(xué)研究

趙文浩,易少奎,周 瓊,沈建忠,李大鵬,周小云

( 1.華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 水產(chǎn)學(xué)院,農(nóng)業(yè)農(nóng)村部淡水生物繁育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,湖北 武漢 430070; 2.湖州師范學(xué)院 生命科學(xué)學(xué)院,浙江 湖州 313000 )

葉爾羌高原鰍(Triplophysayarkandensis)屬鯉形目鰍科條鰍亞科高原鰍屬,是新疆南部塔里木河流域的特有魚類。葉爾羌高原鰍個(gè)體大、生長(zhǎng)快、廣泛分布于各個(gè)水系,曾是塔里木河的主要經(jīng)濟(jì)魚類之一[1]。然而,近幾十年來(lái),塔里木河干流水流量日益減少,鹽堿化程度加劇,加上人類的高強(qiáng)度捕撈,鯉(Cyprinuscarpio)、鯽(Carassiusauratus)等外來(lái)魚類的引入造成的生存空間、餌料生物競(jìng)爭(zhēng)等問題[2],導(dǎo)致其種群數(shù)量急劇減少,即將成為繼扁吻魚(Aspiorhynchuslaticeps)和塔里木裂腹魚(Schizothoraxbiddulphi)之后的又一瀕危物種[1]。因此,開展葉爾羌高原鰍種群資源調(diào)查,從分子水平解析其遺傳多樣性現(xiàn)狀、群體遺傳結(jié)構(gòu)特征和種群歷史動(dòng)態(tài)等信息,對(duì)其種質(zhì)資源保護(hù)和科學(xué)開發(fā)利用具有重要的指導(dǎo)意義。

在眾多分子標(biāo)記中,線粒體基因和微衛(wèi)星標(biāo)記在水產(chǎn)動(dòng)物的遺傳多樣性和種屬進(jìn)化關(guān)系研究中的應(yīng)用最為廣泛。線粒體COⅠ基因進(jìn)化速率適中,其5′端500～700 bp序列具有保守性強(qiáng)、堿基變異豐富等特點(diǎn),常應(yīng)用于脊椎動(dòng)物的物種鑒定、群體遺傳學(xué)等研究中[3]。微衛(wèi)星標(biāo)記具有穩(wěn)定性好、多態(tài)信息含量豐富、呈共顯性遺傳、結(jié)果重復(fù)性高等優(yōu)勢(shì),常用于動(dòng)植物的群體遺傳多樣性評(píng)價(jià)、遺傳連鎖圖譜構(gòu)建和親緣關(guān)系鑒定等方面[4]。Tsoi等[5]用線粒體DNA(COⅠ和16S rRNA)和微衛(wèi)星標(biāo)記研究西太平洋日本囊對(duì)蝦(Penaeusjaponicus),發(fā)現(xiàn)其可以分為2個(gè)變種,并且均有很高的遺傳多樣性;袁希平等[6-7]用COⅠ和微衛(wèi)星標(biāo)記分別對(duì)銅魚(Coreiusheterodon)和文蛤(Meretrixmeretrix)進(jìn)行了遺傳多樣性和群體遺傳變異研究。這些結(jié)果均為水產(chǎn)動(dòng)物種質(zhì)資源的保護(hù)、利用以及制定相應(yīng)的保護(hù)策略提供了重要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

目前,關(guān)于葉爾羌高原鰍遺傳多樣性和遺傳結(jié)構(gòu)的研究較少,僅見王錦秀等[8]用微衛(wèi)星標(biāo)記對(duì)塔里木河5個(gè)群體的研究報(bào)道。為了更多地了解葉爾羌高原鰍的種質(zhì)資源現(xiàn)狀,筆者從葉爾羌高原鰍的轉(zhuǎn)錄組測(cè)序數(shù)據(jù)中篩選到10個(gè)多態(tài)性高、穩(wěn)定性好的四堿基重復(fù)微衛(wèi)星標(biāo)記,利用這些微衛(wèi)星標(biāo)記結(jié)合線粒體COⅠ基因?qū)λ锬竞觾蓷l支流(渭干河和車爾臣河)的8個(gè)群體進(jìn)行群體遺傳學(xué)分析,以期為葉爾羌高原鰍的資源保護(hù)及科學(xué)開發(fā)利用提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 樣品采集及DNA提取

試驗(yàn)所用葉爾羌高原鰍為2019年5—10月從塔里木河支流渭干河和車爾臣河采集,8個(gè)群體共采集到174尾樣本(圖1)。根據(jù)形態(tài)學(xué)特征[9]確認(rèn)物種后,取鰭條于100%乙醇中暫存,運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室后置于冰箱-80 ℃保存?zhèn)溆谩?/p>

圖1 塔里木河流域及葉爾羌高原鰍采樣位點(diǎn)Fig.1 The Tarim River Basin and sampling sites of T. yarkandensis

用醋酸銨/異戊醇法提取基因組DNA。DNA質(zhì)量和質(zhì)量濃度分別用1%的瓊脂糖凝膠電泳和NanoDrop 2000紫外分光光度計(jì)(Thermo Scientific, 美國(guó))檢測(cè)。將合格的DNA稀釋至50 ng/μL用于后續(xù)試驗(yàn)。

1.2 線粒體COⅠ序列擴(kuò)增及群體遺傳學(xué)分析

從葉爾羌高原鰍的線粒體基因組(GenBank: KT224367.1)中查找COⅠ序列,用Premier 5.0設(shè)計(jì)引物(F:5′-GGCGGATTTGGAAACTGGC-3′,R:5′-ATCGGAATACCGTCGTGGC-3′),產(chǎn)物長(zhǎng)度約1100 bp。PCR體系10 μL:DNA模板1 μL,上、下游引物各0.25 μL(10 μmol/L),2×PCR Master Mix 5 μL,雙蒸水3.5 μL。PCR程序?yàn)?94 ℃預(yù)變性5 min,35個(gè)循環(huán)(94 ℃變性30 s,56 ℃退火30 s,72 ℃延伸50 s),72 ℃延伸10 min。PCR產(chǎn)物經(jīng)1%瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)為單一、明亮且符合預(yù)期大小的條帶后,送武漢擎科生物科技有限公司測(cè)序。

測(cè)序結(jié)果用DNASTAR[10]拼接并校對(duì),用DnaSP 5.1[11]統(tǒng)計(jì)核苷酸多樣性指數(shù)、單倍型數(shù)目和單倍型多樣性指數(shù);用Arlequin 3.5[12]進(jìn)行分子方差分析,研究群體遺傳變異來(lái)源及群體間遺傳分化指數(shù);用MEGA 7.0[13]基于K2P模型統(tǒng)計(jì)群體間遺傳距離;用Barrier[14]基于群體間地理距離與遺傳分化指數(shù)研究群體間潛在遺傳障礙;用PopART[15]構(gòu)建單倍型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖。

1.3 微衛(wèi)星位點(diǎn)篩選及群體遺傳學(xué)分析

1.3.1 微衛(wèi)星引物開發(fā)

用MISA軟件在葉爾羌高原鰍轉(zhuǎn)錄組(DOI:10.6084/m9.figshare.16989073)中查找所有微衛(wèi)星位點(diǎn),篩選重復(fù)單元為四至六堿基、且四堿基和五堿基重復(fù)5次以上、六堿基重復(fù)4次以上、產(chǎn)物在300 bp以內(nèi)的位點(diǎn)作為候選微衛(wèi)星標(biāo)記,用Premier 5.0設(shè)計(jì)引物。

1.3.2 多態(tài)性微衛(wèi)星位點(diǎn)篩選

隨機(jī)選取8個(gè)葉爾羌高原鰍鰭條DNA,用上述引物擴(kuò)增,PCR體系及程序同1.2,產(chǎn)物用1%瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè),初步選出能穩(wěn)定擴(kuò)增出條帶的引物,再用8%非變性聚丙烯酰胺凝膠電泳進(jìn)一步篩選出產(chǎn)物在樣本間有多態(tài)性的引物。

對(duì)篩選得到的多態(tài)性引物,在其上游引物的5′端用FAM、Hex等熒光基團(tuán)進(jìn)行修飾得到熒光引物,用該上游引物和相應(yīng)的下游引物進(jìn)行擴(kuò)增,產(chǎn)物送武漢天一輝遠(yuǎn)生物公司進(jìn)行毛細(xì)管電泳驗(yàn)證微衛(wèi)星位點(diǎn)多態(tài)性。

1.3.3 基因分型及數(shù)據(jù)分析

用篩選得到的多態(tài)性微衛(wèi)星位點(diǎn)進(jìn)行群體遺傳學(xué)分析。PCR體系及程序同1.2,產(chǎn)物在ABI 3730XL基因分析儀上分型,原始數(shù)據(jù)用GeneMarker[16]分析得出峰圖等數(shù)據(jù)文件,人工校讀并統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。用PopGene 3.2[17]統(tǒng)計(jì)等位基因數(shù)、有效等位基因數(shù)、觀測(cè)雜合度、期望雜合度、基因流、香農(nóng)-維納多樣性指數(shù)、F-統(tǒng)計(jì)量、群體間根井正利遺傳距離等。用Mega 7.0[13]分析群體間的根井正利遺傳距離,用非加權(quán)組平均法構(gòu)建系統(tǒng)進(jìn)化樹;用Cervus 3.0.7[18]計(jì)算多態(tài)信息含量;用Migrate-n 3.6.11[19]統(tǒng)計(jì)各群體的歷史遷移率;用Structure 2.3.4[20]對(duì)群體遺傳結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,將運(yùn)算結(jié)果提交至在線軟件Structure harvester[21]推算最佳K值,然后用CLUMPP[22]與Distruct[23]對(duì)結(jié)果進(jìn)行可視化。

2 結(jié) 果

2.1 基于線粒體COⅠ序列的分析結(jié)果

測(cè)序結(jié)果經(jīng)拼接及校對(duì)后,選取968 bp的COⅠ序列用于后續(xù)分析。變異位點(diǎn)統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示,多態(tài)性位點(diǎn)有30個(gè),其中簡(jiǎn)約信息位點(diǎn)24個(gè),單一突變位點(diǎn)6個(gè)。在8個(gè)群體的174個(gè)樣本中共檢測(cè)到22個(gè)單倍型,平均單倍型多樣性與核苷酸多樣性分別為0.8829和0.0032。此外,與車爾臣河群體相比,渭干河各群體遺傳多樣性水平普遍較低(表1)。

表1 基于線粒體COⅠ基因的葉爾羌高原鰍各群體遺傳多樣性參數(shù)Tab.1 Genetic diversity parameters of T. yarkandensis in each population based on COⅠ gene

各群體間遺傳距離為0.0019～0.0041,遠(yuǎn)低于不同種或亞種的區(qū)分閾值(0.06);大部分群體間遺傳分化指數(shù)小于0.05。此外,同一支流群體間遺傳分化指數(shù)均小于不同支流群體間的遺傳分化指數(shù),表明兩支流群體間存在遺傳變異。為進(jìn)一步探討變異來(lái)源,將8個(gè)群體按支流分為兩個(gè)亞群進(jìn)行分子方差分析,結(jié)果顯示,群體內(nèi)的遺傳變異占總變異的95.12%,支流間與支流內(nèi)群體間分別僅占總變異的4.00%和0.89%,表明遺傳變異主要來(lái)源于群體內(nèi)部,并且,渭干河群體和車爾臣河群體間存在一定的遺傳分化(表2)。

表2 基于分子方差分析的葉爾羌高原鰍群體間遺傳變異Tab.2 Genetic variation between populations of T. yarkandensis based on AMOVA

基于樣品構(gòu)建的系統(tǒng)發(fā)育樹(圖2a)和基于單倍型構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖(圖2b)均顯示,渭干河的群體(托克遜與大宛其)和車爾臣河群體(阿克提坎村、江大鐵日木村、蘇外斯埂、臺(tái)特瑪湖、瓦石峽鄉(xiāng)和五葦場(chǎng))的樣本交錯(cuò)分布于各個(gè)遺傳分支,未能形成明顯的地理聚群和譜系結(jié)構(gòu)。此外,單倍型網(wǎng)絡(luò)圖顯示,Hap-6與Hap-2為8個(gè)群體共享單倍型,但Hap-6與其他單倍型之間聯(lián)系更為緊密,因此推測(cè)其為古老單倍型;特有單倍型僅出現(xiàn)在車爾臣河3個(gè)群體中(五葦場(chǎng)、蘇外斯埂和江大鐵日木村);渭干河群體(托克遜和大宛其)與其他群體間均存在共享單倍型。對(duì)各群體進(jìn)行Barrier分析發(fā)現(xiàn),渭干河群體與車爾臣河群體之間存在潛在遺傳障礙(圖3)。

圖2 基于樣品構(gòu)建的系統(tǒng)發(fā)育樹(a)和基于單倍型構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)(b)Fig.2 NJ phylogenetic trees (a) and median-joining network (b) constructed based on samples and haplotype, respectivelyDWQ、TKX、JDT、AKT、SWS、WSX、WWC、TTM分別代表該群體采自大宛其、托克遜、江大鐵日木村、阿克提坎村、蘇外斯埂、瓦石峽鄉(xiāng)、五葦場(chǎng)和臺(tái)特瑪湖;下同.DWQ, TKX, JDT, AKT, SWS, WSX, WWC and TTMmeans the samples were from Dawanqi, Toksun, Jandaterim Village, Aktikan Village, Suwaisigeng, Waxxari Country, Wuwei Field and Tetima Lake, respectively; et sequentia.

2.2 基于微衛(wèi)星標(biāo)記的分析結(jié)果

經(jīng)1%瓊脂糖凝膠電泳初篩、8%非變性聚丙烯酰胺凝膠電泳復(fù)選、毛細(xì)管電泳進(jìn)一步驗(yàn)證,最終篩選得到10個(gè)多態(tài)性微衛(wèi)星位點(diǎn)(表3),各位點(diǎn)的多態(tài)信息含量值均大于0.5,表明各位點(diǎn)均具有較高的多態(tài)性[24],可用于后續(xù)群體遺傳學(xué)分析。

表3 多態(tài)性微衛(wèi)星位點(diǎn)及其引物信息Tab.3 Polymorphic microsatellite loci and their primer information

用10個(gè)微衛(wèi)星標(biāo)記對(duì)各群體的樣本進(jìn)行分析,結(jié)果顯示,臺(tái)特瑪湖群體的等位基因數(shù)最多為6.500(表4)。各群體觀測(cè)雜合度和期望雜合度分別為0.607～0.736和0.655～0.755,平均多態(tài)信息含量為0.629～0.696,香農(nóng)-維納多樣性指數(shù)為1.300～2.249。托克遜群體平均香農(nóng)-維納多樣性指數(shù)最高(1.540)。

表4 8個(gè)葉爾羌高原鰍群體遺傳多樣性參數(shù)Tab.4 Genetic diversity parameters of eight populations of T. yarkandensis

基于10個(gè)微衛(wèi)星標(biāo)記的分子方差分析結(jié)果顯示,遺傳變異主要來(lái)源于群體內(nèi)部(97.23%);兩支流群體間遺傳分化與支流內(nèi)群體間遺傳分化貢獻(xiàn)程度很低,僅為2.20%與0.57%;同時(shí),兩支流群體間也存在一定的遺傳分化(表5)。

表5 基于分子方差分析的群體間遺傳變異Tab.5 Genetic diversity parameters between populations based on AMOVA

各位點(diǎn)的F-統(tǒng)計(jì)量和基因流結(jié)果顯示,群體內(nèi)近交系數(shù)與整體近交系數(shù)分別為0.0331和0.0669。群體間的基因流為4.3027～9.5282,均大于1,加之各群體遺傳分化指數(shù)為0.0248～0.0549,表明各群體間存在一定的基因交流,遺傳分化程度較弱。比較各群體歷史遷移率發(fā)現(xiàn),阿克提坎村、江大鐵日木村與托克遜群體主要為遷入,其他群體主要為遷出,其中托克遜群體遷入率(14.33)遠(yuǎn)大于遷出率(8.52),而車爾臣河臺(tái)特瑪湖群體的遷出率(14.80)遠(yuǎn)大于遷入率(10.11)(表6)。

表6 葉爾羌高原鰍各群體遷移率Tab.6 The migration rate of each T. yarkandensis populations

各群體間根井正利遺傳距離為0.0389～0.2090,其中瓦石峽鄉(xiāng)與大宛其兩群體間遺傳距離最遠(yuǎn)(0.2090),但并未達(dá)到種的分類標(biāo)準(zhǔn)(<0.3)。群體間遺傳一致度為0.8114～0.9618,表明各群體有較高的遺傳同質(zhì)性。以根井正利遺傳距離為基礎(chǔ),非加權(quán)組平均法構(gòu)建的系統(tǒng)進(jìn)化樹顯示,8個(gè)群體分為2支,渭干河2個(gè)群體(托克遜和大宛其)和車爾臣河群體(阿克提坎村、瓦石峽鄉(xiāng)、蘇外斯埂、江大鐵日木村、臺(tái)特瑪湖和五葦場(chǎng))分別聚為一支(圖4a)。

圖4 葉爾羌高原鰍各群體間的非加權(quán)組平均系統(tǒng)發(fā)育樹(a)、基于ln P (D)模型為準(zhǔn)則的K值結(jié)構(gòu)分析(b)和Structure結(jié)構(gòu)分析(c)Fig.4 UPGMA phylogenetic tree (a), model choice criterion ln P (D) of the Structure analysis for each K value (b) and structure analysis (c) of the T. yarkandensis populations

ΔK計(jì)算顯示,在最適狀態(tài)下存在2個(gè)組群(K=2)(圖4b)。當(dāng)K=2時(shí),各群體并無(wú)明顯的聚類情況(圖4c)。對(duì)各群體基因組成所占比例分析發(fā)現(xiàn),渭干河群體基因組成主要來(lái)源于組群1(紅色),而車爾臣河群體基因組成主要來(lái)源于組群2(綠色),表明兩支流的群體間存在一定的遺傳分化。

3 討 論

3.1 葉爾羌高原鰍微衛(wèi)星標(biāo)記開發(fā)

本研究中,基于轉(zhuǎn)錄組測(cè)序數(shù)據(jù)篩選到10個(gè)四堿基重復(fù)微衛(wèi)星標(biāo)記。與二堿基重復(fù)微衛(wèi)星標(biāo)記相比,四堿基重復(fù)微衛(wèi)星標(biāo)記不容易出現(xiàn)因PCR擴(kuò)增鏈滑脫而產(chǎn)生的影子帶,因此數(shù)據(jù)讀取更方便、準(zhǔn)確,此外,由于轉(zhuǎn)錄組序列是功能基因的表達(dá)片段,在其中發(fā)現(xiàn)的微衛(wèi)星標(biāo)記可能會(huì)與功能基因相關(guān),并有可能與一些生產(chǎn)性狀相關(guān)聯(lián)[25]。因此,筆者開發(fā)的微衛(wèi)星標(biāo)記不僅可用于群體遺傳學(xué)分析,而且在葉爾羌高原鰍的分子標(biāo)記輔助選擇育種等研究中也有較高的潛在價(jià)值。

3.2 群體遺傳多樣性

物種的遺傳多樣性水平與其環(huán)境適應(yīng)能力和進(jìn)化潛能密切相關(guān),一個(gè)物種的遺傳多樣性水平越高,遺傳變異越豐富,其對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力就越強(qiáng),就越容易擴(kuò)展其分布范圍和開拓新的環(huán)境[26]。線粒體DNA的單倍型多樣性和核苷酸多樣性是衡量物種遺傳多樣性的重要參數(shù),Grant等[27]將單倍型多樣性指數(shù)0.5、核苷酸多樣性指數(shù)0.05作為分界點(diǎn)。本研究中,各群體的平均單倍型多樣性指數(shù)為0.8829,平均核苷酸多樣性指數(shù)為0.0032,為高單倍型多樣性和低核苷酸多樣性。這種“高單倍型多樣性、低核苷酸多樣性”現(xiàn)象在魚類中比較常見,已有研究顯示,其是由于物種受到瓶頸效應(yīng)后種群數(shù)量迅速擴(kuò)張導(dǎo)致的,即種群?jiǎn)伪缎投鄻有苑e累很快,但核苷酸變異還未能積累[28-29]。葉爾羌高原鰍曾是塔里木河的優(yōu)勢(shì)種群,但由于引水灌溉等因素,20世紀(jì)70年代,羅布泊、臺(tái)特瑪湖曾一度干涸,塔里木河下游長(zhǎng)時(shí)間斷流,導(dǎo)致葉爾羌高原鰍、塔里木裂腹魚等土著魚類資源量大幅度下降。自2000年起,塔里木河下游啟動(dòng)了生態(tài)輸水工程,極大地緩解了塔里木河下游土著魚類生態(tài)環(huán)境嚴(yán)重退化的趨勢(shì),這可能是塔里木河葉爾羌高原鰍曾遭受瓶頸效應(yīng)出現(xiàn)“高單倍型多樣性、低核苷酸多樣性”特征的原因。

基于微衛(wèi)星標(biāo)記的多態(tài)信息含量、觀測(cè)雜合度和期望雜合度也是評(píng)價(jià)群體遺傳多樣性的重要指標(biāo)[24]。筆者利用新開發(fā)的10個(gè)微衛(wèi)星標(biāo)記對(duì)各群體進(jìn)行的遺傳多樣性分析發(fā)現(xiàn):8個(gè)群體的多態(tài)信息含量為0.629～0.696,均大于0.05,表明多態(tài)性水平較高;各群體觀測(cè)雜合度和期望雜合度分別為0.607～0.736和0.655～0.755,均大于基于13種淡水魚類統(tǒng)計(jì)得出的平均雜合度0.46[30],因此,各葉爾羌高原鰍群體具有較高的遺傳多樣性水平。這與王錦秀等[8]用微衛(wèi)星標(biāo)記對(duì)5個(gè)葉爾羌高原鰍群體的研究結(jié)果一致。

此外,筆者發(fā)現(xiàn)基于線粒體COⅠ序列分析的渭干河群體核苷酸多樣性和單倍型多樣性均低于車爾臣河群體,表明渭干河群體的遺傳多樣性水平低于車爾臣河。王錦秀等[8]的研究也發(fā)現(xiàn),塔里木河下游群體(如車爾臣河群體、臺(tái)特瑪湖群體)的遺傳多樣性水平高于中上游群體(如阿克蘇河群體、臺(tái)南河群體),并認(rèn)為造成這種現(xiàn)象的原因可能是上游葉爾羌高原鰍容易隨水流到達(dá)下游,促進(jìn)了基因交流,使得下游群體具有較多的等位基因數(shù)和較高的遺傳多樣性水平。

3.3 群體結(jié)構(gòu)和遺傳分化

遺傳分化指數(shù)是衡量群體間遺傳分化的重要指標(biāo)。當(dāng)遺傳分化指數(shù)<0.05時(shí)為極小遺傳分化,在>0.05～0.15時(shí)為中度遺傳分化,在>0.15～0.25時(shí)為較大遺傳分化,在>0.25時(shí)則為極大遺傳分化[31]。本研究基于線粒體COⅠ序列和微衛(wèi)星標(biāo)記分析的結(jié)果均顯示,各群體間的遺傳分化指數(shù)均小于0.05或位于0.05附近,因此屬于低分化水平,并且,遺傳變異的主要來(lái)源為群體內(nèi)部,群體間的遺傳結(jié)構(gòu)差異不大,相似度較高。推測(cè)造成上述結(jié)果的原因是群體間存在一定的基因交流?；蛄魇腔蛟谌后w間的流動(dòng),Slatkin[32]認(rèn)為:基因流大于1時(shí)能發(fā)揮均質(zhì)化的作用,即能有效抑制種群間的分化;基因流小于1時(shí)會(huì)促進(jìn)群體發(fā)生遺傳分化。本研究基于微衛(wèi)星標(biāo)記的群體間基因流值均大于1,證實(shí)各群體間有一定的基因交流,這與基于遺傳分化指數(shù)的分析結(jié)果一致。

分析各群體的遷入率和遷出率參數(shù)發(fā)現(xiàn),臺(tái)特瑪湖群體的遷出率(14.80)最高,且遠(yuǎn)大于遷入率(10.11)。筆者推測(cè),臺(tái)特瑪湖群體為塔里木河中下游的擴(kuò)散中心,擴(kuò)散方向?yàn)槲几珊雍蛙嚑柍己由嫌?其生態(tài)學(xué)依據(jù)在于:(1)臺(tái)特瑪湖是塔里木河的尾閭湖泊,1972年以來(lái)曾一度干涸,為防止干流斷流,自2000年起,塔里木河下游啟動(dòng)了生態(tài)輸水工程[33],這可能促進(jìn)了臺(tái)特瑪湖葉爾羌高原鰍向各支流的擴(kuò)散;(2)葉爾羌高原鰍有溯河洄游的繁殖習(xí)性,每年4月中旬至7、8月,大批葉爾羌高原鰍溯河洄游至塔河上游,尋找適宜產(chǎn)卵場(chǎng)[34],這可能是臺(tái)特瑪湖群體向各支流中上游擴(kuò)散的另一重要原因。此外,這種擴(kuò)散也可能是群體間基因流處于較高水平(4.3027～9.5282)的原因之一,其有效阻止了群體內(nèi)遺傳變異的減少,降低了群體間的遺傳分化。

基于線粒體COⅠ序列和微衛(wèi)星標(biāo)記的分析結(jié)果均表明,兩支流群體間的遺傳變異(線粒體COⅠ,4.00%;微衛(wèi)星,2.20%)遠(yuǎn)高于支流內(nèi)群體間的遺傳變異(線粒體COⅠ,0.89%;微衛(wèi)星,0.57%);基于COⅠ序列的群體間Barrier分析顯示,兩支流群體間存在潛在遺傳障礙;基于微衛(wèi)星標(biāo)記使用非加權(quán)組平均法構(gòu)建的系統(tǒng)發(fā)育樹顯示,渭干河群體和車爾臣河群體位于不同的遺傳分支;并且群體Structure聚類結(jié)果顯示,渭干河與車爾臣河群體的基因組成有明顯差異。這些結(jié)果均表明,渭干河群體與車爾臣河群體間存在一定的遺傳分化。由于魚類的種群遺傳關(guān)系和結(jié)構(gòu)與地理隔離、水系分布等密切相關(guān)[35],渭干河位于塔里木河的中游,而車爾臣河位于塔里木河的下游,兩支流的地理位置相對(duì)較遠(yuǎn),并且,隨著塔里木河流域水資源稀缺加劇,其流域源下游和干流中下游經(jīng)常出現(xiàn)季節(jié)性斷流[36],導(dǎo)致葉爾羌高原鰍生境片段化問題。這些可能影響了兩支流群體間的基因交流,使得兩支流群體間遺傳分化程度變大,進(jìn)而產(chǎn)生差異。王錦秀等[8]也發(fā)現(xiàn),塔河各支流的葉爾羌高原鰍之間存在一定的遺傳分化,且遺傳距離與群體地理位置的分布相吻合。

此外,采用COⅠ序列分析時(shí),各群體未能形成明顯的地理聚類和譜系結(jié)構(gòu),這與采用微衛(wèi)星標(biāo)記分析的結(jié)果明顯不同,對(duì)于這種差異,筆者推測(cè)可能是由線粒體COⅠ序列變異度相對(duì)較小,與微衛(wèi)星標(biāo)記相比分辨率較差造成的[37]。并且,筆者基于微衛(wèi)星標(biāo)記得到的群體間遺傳距離、群體聚類以及支流群體間的遺傳分化結(jié)果與群體的實(shí)際地理分布更吻合,因此筆者認(rèn)為用微衛(wèi)星標(biāo)記分析的結(jié)果更準(zhǔn)確。

4 結(jié) 論

本研究中,筆者結(jié)合微衛(wèi)星標(biāo)記和線粒體COⅠ序列的分析結(jié)果發(fā)現(xiàn),葉爾羌高原鰍各群體的遺傳多樣性水平較高,但遺傳變異主要來(lái)源于群體內(nèi)部,群體間遺傳分化程度較小,其進(jìn)化史上曾遭受明顯的瓶頸效應(yīng)。兩支流群體間存在潛在的遺傳障礙,并發(fā)生了一定的遺傳分化,這可能是由于塔里木河中下游經(jīng)常發(fā)生季節(jié)性斷流,造成葉爾羌高原鰍生境片段化,進(jìn)而降低了支流間的基因交流水平。因此,有必要采取有效的措施對(duì)葉爾羌高原鰍的棲息環(huán)境進(jìn)行保護(hù),如控制上游荒地開發(fā),尤其是控制高耗水作物種植面積的擴(kuò)大,防止上游供水量急劇減少,嚴(yán)格執(zhí)行每年1次的下游生態(tài)補(bǔ)水工程等,避免因生境片段化問題而導(dǎo)致的種群遺傳多樣性降低。