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基于3种线粒体标记探讨中日沿海角木叶鲽遗传多样性差异

崔静, 徐明芳, 章群, 李瑶, 曾晓舒, 李莎

生物多样性 2022, 30 (5): 21485-. DOI: 10.17520/biods.2021485

摘要（1879）

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角木叶鲽(Pleuronichthys cornutus)是东亚沿海重要的鲽形目经济鱼类, 为更好地保护和开发利用其种质资源, 有必要全面了解其遗传背景。本研究测定了中国和日本沿海7个群体200尾角木叶鲽线粒体控制区(CR) 5'端、细胞色素b (Cytb)和NADH脱氢酶第二亚基(ND2)基因序列, 比较不同标记在解析遗传多样性和种群结构上的可行性与有效性, 阐明中日沿海角木叶鲽群体间出现遗传分化的分子机制。CR序列分析发现中日沿海7个角木叶鲽群体遗传多样性表现出较高的单倍型多样性(H_d= 0.9699)和较低的核苷酸多样性(π = 0.0061); 各群体间无显著的遗传分化(F_ST = -0.0197-0.0184, P > 0.05); 单倍型网络未显示出明显的地理聚群和谱系结构; 分子方差分析(AMOVA)表明变异主要发生在群体内部(> 99.17%)。进一步通过Cytb和ND2基因分别与CR序列对比分析, 结果表明群体遗传多样性均表现为高H_d(0.9683-0.9829)低π (0.0050-0.0063)模式, 仅有ND2基因分析F_ST值(F_ST= 0.0302, P < 0.05)显示了中国碣石(GDJS)和日本明石(JAP)群体间显著的低水平遗传分化现象。CR、Cytb和ND2的单倍型网络图均无明显的地理聚类和谱系结构, AMOVA分析也显示变异主要来源于群体内(> 98.39%)。种群历史动态分析结果显示, 角木叶鲽可能在第四纪中更新世晚期经历了群体扩张事件, 扩张时间分别为31.93-9.58万年前(CR)、27.53-22.02万年前(Cytb)和26.99-18.75万年前(ND2)。综上所述, 中日沿海的角木叶鲽具有较高遗传多样性, GDJS和JAP群体间存在低度分化; ND2基因比CR和Cytb序列更适于分析角木叶鲽种群遗传结构, 选择多个遗传标记可有效弥补单一标记分析遗传多样性的局限性; 推测冰期两大独立避难所的形成及GDJS和JAP群体距离相隔较远是其发生遗传分化的主要原因。研究结果为中日沿海角木叶鲽渔业资源的种质保护与可持续利用提供了理论依据。

序列 Sequences	地点 Sites	JAP	LNDD	SDQD	ZJZS	GDJS
CR	JAP	-	∞	∞	∞	29.3686
	LNDD	-0.0051	-	77.9929	79.3722	∞
	SDQD	-0.0060	0.0064	-	∞	∞
	ZJZS	-0.0302	0.0063	-0.0064	-	19.3728
	GDJS	0.0167	-0.0036	-0.0063	0.0252	-
Cytb	JAP	-	∞	∞	133.9086	49.7008
	LNDD	-0.0059	-	∞	∞	53.3793
	SDQD	-0.0001	-0.0013	-	133.1898	111.8596
	ZJZS	0.0037	-0.0091	0.0037	-	16.1058
	GDJS	0.0100	0.0093	0.0045	0.0301	-
ND2	JAP	-	164.5165	57.1701	369.8704	16.0618
	LNDD	0.0030	-	∞	34.3918	26.5856
	SDQD	0.0087	-0.0037	-	123.8781	∞
	ZJZS	0.0014	0.0143	0.0040	-	27.6373
	GDJS	0.0302*	0.0185	-0.0103	0.0178	-

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表6 基于CR、Cytb和ND2分析角木叶鲽群体间成对F_ST值(对角线下方)和N_m值(对角线上方)。* P < 0.05; ∞: N_m数值为负值。

正文中引用本图/表的段落

中日沿海5个角木叶鲽群体分别基于CR、Cytb和ND2基因分析遗传分化指数的结果如表6所示。基于角木叶鲽CR序列分析群体间F_ST值为-0.0302-0.0252 (P > 0.05), 群体N_m值为19.3728-∞; 基于角木叶鲽Cytb基因的群体间遗传分化指数分析结果(F_ST= -0.0059-0.0301, P > 0.05, N_m= 16.1058 -∞)与CR相似; 二者分析得出偏低的F_ST值和远大于4的N_m值, 这表明角木叶鲽各群体间几乎没有遗传分化。基于角木叶鲽ND2基因分析的群体间F_ST值同样较低, 但中国广东碣石群体和日本明石群体间F_ST值为0.0302 (P < 0.05), 即两个群体之间存在显著的低水平分化, 而其他群体间则没有发生遗传分化。

根据表5中的5个角木叶鲽群体的经纬度信息(表1)和ND2基因序列, 在AIS 1.0软件中进行Mantel Test检测角木叶鲽各群体间的地理距离与遗传分化值的相关程度, 并构建遗传距离空间分布图。Mantel Test结果显示遗传距离和地理距离不具有显著相关性(r = -0127, P > 0.05, 1,000个排列)。从遗传距离空间分布图(图3)可看出沿南部边缘从东到西, 存在一个较为平缓的曲面, 表明基因流动的障碍较低; 同时可见4处明显上升的尖峰, 但群体间变化幅度相对小, 其分布没有明确的空间模式。Mantel Test分析结果支持ND2基因的遗传距离空间分布图和成对F_ST值(表6), 即群体间遗传分化和地理距离之间没有显著相关性。结合AMOVA分析(表7)表明种群的变异主要发生在群体内, 因此中国碣石群体和日本明石群体间的遗传分化是微弱且不稳定的。

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