線粒體分子標(biāo)記技術(shù)下的水產(chǎn)養(yǎng)殖論文
時(shí)間:2022-01-28 05:19:37
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1D-loop區(qū)
線粒體DNA非編碼區(qū)由兩個(gè)tRNA基因分離,D-loop區(qū)域就處在這個(gè)非編碼區(qū)中[2]。在線粒體DNA中,D-loop區(qū)是重鏈和輕鏈的復(fù)制起點(diǎn),也稱之為“控制區(qū)ControlRegion”,其進(jìn)化壓力較小,是線粒體DNA基因組序列和長度變異最大的區(qū)域,Horai等[3]發(fā)現(xiàn)該區(qū)域的基因變化速度比細(xì)胞核DNA和其他細(xì)胞器的基因快5倍,同時(shí)也是進(jìn)化最快的部分。因此,選擇D-loop區(qū)作為鑒定種群遺傳狀況的分子標(biāo)記直接有效。利用D-loop的序列在群體遺傳學(xué)上進(jìn)行分析的工作在20世紀(jì)70年代就已經(jīng)展開了,那時(shí)候僅僅用于分析區(qū)域內(nèi)種間的親緣關(guān)系?,F(xiàn)今,D-loop區(qū)已經(jīng)廣泛被用作非常高效的工具來推斷不同區(qū)域內(nèi)種間或種內(nèi)的親緣關(guān)系和遺傳狀況。D-loop區(qū)中仍然細(xì)分為3個(gè)部分,中央保守區(qū)、終止序列區(qū)和保守序列區(qū)。其中終止序列區(qū)包含了線粒體DNA終止復(fù)制的相關(guān)序列,是變異最大的部分[4],最具研究和分析價(jià)值。在進(jìn)行數(shù)據(jù)結(jié)果分析時(shí),由D-loop序列分析得到的單倍型多樣性指數(shù)和核苷酸多樣性是兩個(gè)評價(jià)群體遺傳資源或者群遺傳多樣性的重要指標(biāo)。
1.1野生群體遺傳多樣性分析
1.1.1D-loop部分序列分析D-loop序列分析中,由于并不是整個(gè)D-loop序列都發(fā)生堿基的插入或者替換,可以采取對保守序列區(qū)或者終止序列區(qū)的部分區(qū)域進(jìn)行擴(kuò)增。由于這兩個(gè)部分的進(jìn)化比中央保守區(qū)迅速得多,只對這一區(qū)段的序列進(jìn)行分析也能代表物種的遺傳多樣性和進(jìn)化過程。張仁意等[5]對青海4個(gè)不同湖水采集的155尾裸鯉(Gymnocyprisprzewalskii)個(gè)體的線粒體DNA的D-loop區(qū)中部分序列進(jìn)行擴(kuò)增,得到754bp的序列長度,分析發(fā)現(xiàn)155個(gè)樣本中有34個(gè)單倍型,但4個(gè)群體中可魯克湖群體的單倍型多樣性和核苷酸多樣性遠(yuǎn)低于其他種群;進(jìn)一步的遺傳分化系數(shù)的分析表明,該地區(qū)已經(jīng)產(chǎn)生一定的遺傳分化,但由于地理隔離的原因,系統(tǒng)發(fā)育樹結(jié)果還沒有發(fā)展出明顯的單枝,加之該區(qū)域群體的遺傳多樣性偏低,需要進(jìn)行重點(diǎn)保護(hù)。
鄭真真等[6]對全球大青鯊(Prionaceglauca)進(jìn)行了D-loop區(qū)中694bp擴(kuò)增分析,采集了來自中東太平洋、中西太平洋、中東大西洋、西南大西洋和印度洋5個(gè)海域的165尾個(gè)體,分析發(fā)現(xiàn)145個(gè)單倍型,變異程度非常大。進(jìn)一步分析后發(fā)現(xiàn)5個(gè)區(qū)域的大青鯊種群的單倍型和核苷酸都處于較高水平,種質(zhì)資源較好;但是遺傳分化指數(shù)顯示5個(gè)區(qū)域存在強(qiáng)烈的基因交流,種群遺傳分化水平較低。鄒芝英等[7]采集了8尾長鰭鯉(Cyprinuscarpiovar.longfin),擴(kuò)增得到600bp的部分序列,找到了與終止區(qū)域相關(guān)的6個(gè)特征序列;對這些特定的區(qū)域分析得到6個(gè)單倍型,13個(gè)變異位點(diǎn),顯示了較好的種質(zhì)資源狀況,核苷酸多樣性數(shù)值與其他魚類接近,遺傳狀況中等,由于該物種稀有且僅存在偏遠(yuǎn)地區(qū),保護(hù)珍惜水產(chǎn)動(dòng)物資源已經(jīng)迫在眉睫。向燕等[8]為了了解3種鱘魚:達(dá)氏鱘(Acipenserdabryanus)、中華鱘(A.sinensi)和史氏鱘(A.schrencki)親魚的遺傳狀況和遺傳背景,對線粒體D-loop區(qū)部分序列進(jìn)行分析,擴(kuò)增得到400bp的序列,49尾親魚個(gè)體一共得到僅18個(gè)單倍型,并且對于單倍型系統(tǒng)發(fā)育樹分析后,發(fā)現(xiàn)集中在6個(gè)單倍型中,說明這些群體很有可能來自同一母親;不過各單倍型遺傳距離較遠(yuǎn),說明父本來自不同的個(gè)體;其結(jié)果提示,在生產(chǎn)中仍要采用不同單倍型進(jìn)行人工繁育,以避免近親而導(dǎo)致種質(zhì)退化。
Kumazawa等[9]研究發(fā)現(xiàn),D-loop的5'端和3'端有串聯(lián)重復(fù)序列,這段的變異速率較快。Abinash等[10]在北美不同區(qū)域采集淡水扁頭鯰(Pylodictisolivaris),對35bp的串聯(lián)重復(fù)區(qū)進(jìn)行分析檢測,從美國35個(gè)水系采集了330尾樣本,分析結(jié)果發(fā)現(xiàn),在東南墨西哥灣的70%樣本出現(xiàn)串聯(lián)重復(fù)的變異,而采自密西西比河95%的樣本和墨西哥灣西南沿岸的扁頭鯰沒有出現(xiàn)這個(gè)區(qū)域的變異;系統(tǒng)發(fā)育的計(jì)算結(jié)果表明,在70萬年和205萬年左右出現(xiàn)群體分流;從地理位置上看,密西西比河的支流進(jìn)入墨西哥灣西南沿岸流域,而東南墨西哥灣為另一條流域;該結(jié)果表明種群的遺傳結(jié)構(gòu)受到地域特殊性的影響。D-loop區(qū)部分序列的結(jié)果分析能滿足一定程度的遺傳多樣性和遺傳狀況分析,可以得到可靠的結(jié)果數(shù)據(jù)幫助人們進(jìn)行資源保護(hù)和簡單的育種工作。隨著科技進(jìn)步和測序水平的改善,進(jìn)行全序列的測序漸漸進(jìn)入研究者的視野,全長序列將獲得更加完整和正確的結(jié)果。
1.1.2D-loop全序列分析D-loop的多態(tài)性一種是來源于堿基的突變、插入和替換形成的不同單倍型,不僅種間有差異,種內(nèi)個(gè)體間也存在差異,只是重復(fù)的差異小于種間的差異。而且在個(gè)體中D-loop一旦發(fā)生差異,線粒體DNA會(huì)穩(wěn)定地將這種差異遺傳下去,這種差異在個(gè)體間表現(xiàn)為線粒體DNA分子的長度變異,因此對D-loop全長進(jìn)行分析研究更能體現(xiàn)整體的變異程度。肖明松等[11]在淮河淮濱段、鳳臺(tái)段、蚌埠段、洪澤湖段采集84尾野生烏鱧(Ophicephalusargus)進(jìn)行種群資源的研究,分析發(fā)現(xiàn)33個(gè)單倍型,檢測了單倍型多樣性(h)、核苷酸多樣性(Pi)、遺傳分化指數(shù)(Fst)、遺傳距離以及中性檢驗(yàn)、錯(cuò)配分析和NJ樹,發(fā)現(xiàn)其h和Pi較高,表明種群平均多態(tài)性相對較好;但在遺傳距離的分析中發(fā)現(xiàn)所有群體的差異都較小,這可能是由于在淮河流域中不同支流的種群交流程度較高造成的,所以變異發(fā)生在種內(nèi),而種群之間的分化較少。董志國等[12]對大連、東營、連云港、舟山、湛江和漳州6個(gè)地區(qū)的野生三疣梭子蟹(Portunustritubercatus)進(jìn)行D-loop全基因組區(qū)的遺傳多樣性及群體遺傳結(jié)構(gòu)的分析,選擇單倍型多樣性和核苷酸多樣性作為重要指標(biāo),并加入了群體遺傳分化指數(shù)的分析,進(jìn)行Tajima’sD中性檢驗(yàn)和單倍型間的分子變異分析,發(fā)現(xiàn)不同地區(qū)梭子蟹的遺傳多樣性很高,產(chǎn)生一定的遺傳分化;不過在系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系分析中,地理距離對遺傳距離沒有顯著的關(guān)系,原因仍需要進(jìn)一步研究。趙良杰等[13]在千島湖汾口、富文、臨岐3個(gè)大眼華鳊(Sinibramamacrops)主要繁殖區(qū)域采集了115尾個(gè)體,對樣品進(jìn)行了形態(tài)學(xué)和D-loop序列測定后,分析形態(tài)主成分和各個(gè)基因遺傳學(xué)分析指標(biāo),發(fā)現(xiàn)千島湖各地的大眼華鳊之間有豐富的基因交流,并沒有形成容易滅絕的小種群,表明各個(gè)地理群體仍然有豐富的遺傳多樣性,面對一定的災(zāi)害時(shí)有一定的彈性,不過這樣的良好狀況仍然需要政府和漁民對該區(qū)域的種質(zhì)資源進(jìn)行保護(hù)。高志遠(yuǎn)等[14]對海南松濤水庫南豐鎮(zhèn)、番加鄉(xiāng)、白沙群體的長臀鮠(Cranoglanisbouderius)的D-loop序列全場進(jìn)行分析,44尾個(gè)體中發(fā)現(xiàn)11個(gè)單倍型,但在分析中發(fā)現(xiàn)單倍型較高,而核苷酸多樣性較低,認(rèn)為是由于海南島偏僻的地理位置難與大陸長臀鮠進(jìn)行基因交流,推斷在歷史中可能出現(xiàn)過嚴(yán)重的瓶頸效應(yīng);中性檢測也表明沒有任何整體或局部的種群擴(kuò)張,數(shù)據(jù)皆表明該地域長臀鮠正處在較危險(xiǎn)的境地,需要進(jìn)行種群的保護(hù)措施。
1.2養(yǎng)殖群體遺傳多樣性分析目前,國內(nèi)對水產(chǎn)動(dòng)物養(yǎng)殖過程中出現(xiàn)的生長不良與病害頻繁大多歸結(jié)于飼料與環(huán)境的問題。誠然,營養(yǎng)和免疫是養(yǎng)殖的關(guān)鍵,但是由于人工育種和繁育雜交造成的種質(zhì)資源下降也是重要因素之一。養(yǎng)殖戶往往在育種過程中,沒有考慮到育種群體的遺傳狀況,導(dǎo)致近親雜交,子代產(chǎn)生各種問題。徐鋼春等[15]對灌江納苗養(yǎng)殖刀鱭(Coilianasus)的子三代品種與在淡水生活環(huán)境下湖鱭(C.nasustaihuensis)兩個(gè)群體的遺傳多樣性進(jìn)行了比較和分析,進(jìn)行單倍型和核苷酸分析后,發(fā)現(xiàn)養(yǎng)殖刀鱭的遺傳多樣性要優(yōu)于湖鱭,這可能是由于刀鱭僅是子三代,還未經(jīng)歷大量的人工繁殖和育種,保留了較好的遺傳狀況;而湖鱭由于其陸封型的特點(diǎn),導(dǎo)致其種質(zhì)資源漸漸下降,需要進(jìn)行放流等活動(dòng)保證種質(zhì)資源。姚茜等[16]對來自浙江湖州某公司的養(yǎng)殖群體、緬甸引進(jìn)的群體和兩者雜交的“南太湖1號”群體的羅氏沼蝦(Macrobrachiumrosenbergii)的D-loop區(qū)進(jìn)行分析,共16尾群體分析得到14個(gè)單倍型,結(jié)果表明緬甸引進(jìn)的群體核苷酸多樣性最高,浙江湖州人工養(yǎng)殖群體的多樣性最低,說明人工育種對遺傳多樣性有較大的影響。通過遺傳距離和遺傳分化指數(shù)分析發(fā)現(xiàn),雜交群體更加偏向本地種群。在今后的育種工作中,可在雜交代中選取優(yōu)秀性狀的沼蝦,與緬甸種群雜交,以獲得更優(yōu)秀的品種,為今后的人工繁育打下基礎(chǔ)。李勝杰等[17]將珠江水產(chǎn)研究所養(yǎng)殖品種大口黑鱸(Micropterussalmoides)與北方和佛羅里達(dá)兩個(gè)野生群體進(jìn)行D-loop區(qū)的遺傳分析,在23尾采集的樣品中,5尾個(gè)體含有兩種單倍型,北方11尾個(gè)體發(fā)現(xiàn)9種單倍型,而佛羅里達(dá)僅有1種單倍型。在遺傳距離分析上發(fā)現(xiàn),珠江水產(chǎn)研究所的養(yǎng)殖群體與北方群體更加接近。對于單倍型多樣性和核苷酸多樣性分析,結(jié)果表明養(yǎng)殖群體與國外種群相比,其遺傳多樣性處于較低水平,需要開展種質(zhì)的保護(hù)工作,應(yīng)引入國外品種進(jìn)行雜交,改善國內(nèi)養(yǎng)殖群體的遺傳結(jié)構(gòu),提高遺傳多樣性,豐富大口黑鱸的種質(zhì)資源。
1.3親緣與起源分析D-loop區(qū)串聯(lián)重復(fù)的現(xiàn)象雖然豐富,但是不同動(dòng)物的重復(fù)位置不一致,重復(fù)的序列和重復(fù)的單元也不一致,所以相近物種之間對比分析有助于明確不同物種的關(guān)系。郝君等[18]對烏克蘭鱗鯉(Cyprinuscarpio)、鯽(Carassisauratus)、鰱(Hypophthalmichthysmolitrix)、鳙(Aristichthysnobilis)、草魚(Ctenopharyngodonidellus)和烏蘇里擬鲿(Pseudobagrusussuriensis)6種不同魚的線粒體D-loop區(qū)進(jìn)行測序,分析了種內(nèi)、種間遺傳結(jié)構(gòu)差異,發(fā)現(xiàn)作為分子標(biāo)記對系統(tǒng)分化效果的差異,6種不同魚的堿基含量、堿基差異、遺傳距離和系統(tǒng)發(fā)育都有顯著的差異,構(gòu)建的D-loop序列的NJ系統(tǒng)樹展示了6種魚的分類地位,肯定了D-loop區(qū)比鄰近區(qū)段的tRNA和12sRNA在魚類識(shí)別、分類、種類鑒定和遺傳多樣性分析上更加可靠。侯新遠(yuǎn)等[19]對5種蝦虎魚類進(jìn)行了系統(tǒng)進(jìn)化關(guān)系的研究,分析了河川沙塘鱧(Odontobutispotamophila)、鴨綠沙塘鱧(O.yaluensis)、中華沙塘鱧(O.sinensis)、葛氏鱸塘鱧(Perccottusglenii)及尖頭塘鱧(Eleotrisoxycephala)這6種蝦虎魚類同源長度約為830bp的D-loop序列,通過系統(tǒng)發(fā)育樹和遺傳距離分析,得到6種魚類的親緣關(guān)系即河川沙塘鱧、鴨綠沙塘鱧、中華沙塘鱧、平頭沙塘鱧聚為一支,尖頭塘鱧、葛氏鱸塘鱧和褐塘鱧等聚為另一支,為魚類資源的分類和利用提供了基礎(chǔ)。馬波等[20]在額爾齊斯河采集了兩種類型的銀鯽(C.auratusgibelio),對幾種鯽魚的可量性狀和D-loop區(qū)進(jìn)行分析,得到了優(yōu)勢種群的生長性狀,確定了它們的遺傳學(xué)特征和分類學(xué)地位,同時(shí)通過D-loop區(qū)的單倍型共享率研究了兩種鯽的起源和遺傳特征,這些結(jié)果對我國將來進(jìn)行銀鯽育種有很大幫助。Klaus等[21]利用D-loop序列對歐洲鯉魚(C.carpio)137的起源進(jìn)行研究。在此之前對于歐洲鯉魚也有過很多關(guān)于起源的研究:Zhou等[22]發(fā)現(xiàn)一些歐洲養(yǎng)殖的鯉魚起源可能在德國和歐洲,而俄羅斯主要養(yǎng)殖的鯉魚起源在亞洲。Zhou等[23]在德國鏡鯉和伏爾加河的野生鯽魚利用D-loop區(qū)全序列獲得獨(dú)特的3種單倍型;而Mabuchi等[24]在日本鯉魚中發(fā)現(xiàn)有兩個(gè)D-loop區(qū)單倍型與Zhou等報(bào)道的歐洲發(fā)現(xiàn)的單倍型非常相似。Klaus等[21]的研究結(jié)果指出歐洲和中亞所有的鯉魚品種有一個(gè)共同的祖先,而且有可能是在后冰河時(shí)期傳播到中亞或者歐洲。對于這種現(xiàn)象,可能是由于在育種過程中,沒有進(jìn)行規(guī)范的養(yǎng)殖記錄,導(dǎo)致各種群出現(xiàn)雜交現(xiàn)象。而且,養(yǎng)殖戶挑選具有優(yōu)勢性狀的品種進(jìn)行交配,容易導(dǎo)致其他稀有單倍型的消失,從而使得種質(zhì)資源慢慢下降。
1.4個(gè)體內(nèi)異質(zhì)性分析同一個(gè)體內(nèi)存在多種重復(fù)序列數(shù)目不同從而表現(xiàn)為異質(zhì)。高祥剛等[25]采用克隆技術(shù),在我國海域隨機(jī)采集了3頭斑海豹(Phocalargha),每尾個(gè)體任選14個(gè)克隆菌,對它們的線粒體DNAD-loop區(qū)的終止序列區(qū)進(jìn)行擴(kuò)增測序,發(fā)現(xiàn)其個(gè)體內(nèi)存在多種不同的串聯(lián)重復(fù)單位,即存在異質(zhì)現(xiàn)象,說明我國的斑海豹種質(zhì)資源保護(hù)較好,進(jìn)化狀態(tài)比較積極。張四明等[26]在野生的中華鱘種群種間和個(gè)體體內(nèi)檢測線粒體DNA的長度變異情況,發(fā)現(xiàn)中華鱘有較多個(gè)體的異質(zhì)性,表現(xiàn)出良好的遺傳多樣性。由此可見,個(gè)體的異質(zhì)存在是導(dǎo)致線粒體DNA中控制區(qū)D-loop長度變化的主要原因,而個(gè)體的線粒體DNA長度異質(zhì)性是直接推動(dòng)動(dòng)物物種遺傳多樣性的重要途徑。綜上所述,可以發(fā)現(xiàn)線粒體D-loop區(qū)的序列分析已經(jīng)在水產(chǎn)行業(yè)取得大量進(jìn)展,D-loop區(qū)基因的插入、突變和替換都是影響多樣性的關(guān)鍵,而個(gè)體內(nèi)的異質(zhì)和串聯(lián)重復(fù)的高頻率變化不僅存在于水產(chǎn)動(dòng)物個(gè)體中,也存在于種群內(nèi),甚至在不同物種之間都對野生水產(chǎn)動(dòng)物的起源、親緣關(guān)系、遺傳多樣性、遺傳結(jié)構(gòu)和動(dòng)物進(jìn)化程度起著重要的作用。在養(yǎng)殖群體中,D-loop區(qū)的分析正在漸漸起到重要的作用,若結(jié)合微衛(wèi)星、RFLP等其他分子標(biāo)記技術(shù),將來對人工育種和對親魚、親蝦的選育工作有重大意義。
2細(xì)胞色素b序列(cytb)
線粒體DNA中編碼蛋白質(zhì)的基因有還原型輔酶I的亞基、ATP合成酶的亞基、細(xì)胞色素c氧化酶的3個(gè)亞基和細(xì)胞色素b[27]。Zardoya等[28]研究認(rèn)為,cytb的進(jìn)化速度適中,適合進(jìn)行種內(nèi)和種間的遺傳分析。現(xiàn)今利用cytb序列多數(shù)用于種內(nèi)和種間的遺傳分化分析、遺傳圖譜建立和遺傳多樣性調(diào)查,并輔以其他標(biāo)記技術(shù)進(jìn)行組合分析。王曉梅等[29]獲取中華絨螯蟹(Eriocheirsinensis)cytb序列的PCR產(chǎn)物后,利用DGGE技術(shù)分析了溫州、儀征、江都、南京、盤錦和合浦地區(qū)的中華絨螯蟹的遺傳多樣性,并與合浦絨螯蟹(E.japonicahepuensis)對比,發(fā)現(xiàn)中華絨螯蟹與合浦絨螯蟹遺傳距離較大,在親緣關(guān)系上具有顯著的差異,但是仍有部分遺傳標(biāo)記相同,說明存在一定的基因交流。
黃小彧等[30]利用cytb序列檢測了長江支流貴定與干流合江和宜都的中華倒刺鲃(Spinibarbussinensis)群體的遺傳多樣性,分析群體的遺傳距離,結(jié)合地理因素分析了該物種的種質(zhì)資源現(xiàn)狀,發(fā)現(xiàn)合江的遺傳多樣性最好,而支流群體與干流群體的遺傳分化較大,地理隔離使同一物種的基因交流程度降低。夏月恒等[31]利用cytb序列對中國近海3個(gè)地區(qū)的鮸魚(Miichthysmiiuy)的遺傳多樣性進(jìn)行分析,通過對地理環(huán)境和歷史因素的解釋,認(rèn)為中國鮸魚基因型的單倍型多樣性高和核苷酸多樣性低可能是因?yàn)榉N群在某個(gè)時(shí)期突然擴(kuò)張,使單倍型突變大量產(chǎn)生,但這段時(shí)間對于提高核苷酸多樣性時(shí)間不足,所以產(chǎn)生了如此差別;且Fst結(jié)果極低,說明該地區(qū)遺傳分化程度很低,加上不同地理的單倍型網(wǎng)絡(luò)圖交錯(cuò)呈現(xiàn),有可能是因?yàn)榉N群由于擴(kuò)張之后還未達(dá)到平衡,需要對該地區(qū)進(jìn)行保護(hù)。鐘立強(qiáng)等[32]調(diào)查了長江中下游5個(gè)湖泊的黃顙魚,利用cytb序列分析了不同地區(qū)遺傳多樣性和遺傳分化的程度,60尾個(gè)體檢測出37個(gè)單倍型,F(xiàn)st分析顯示這5個(gè)種群的變異大部分都來自群體內(nèi),說明各個(gè)種群間有一定的基因交流,系統(tǒng)樹顯示它們沒有分化成譜系。司從利等[33]從長江貴定和樂山兩個(gè)群體的泉水魚cytb序列分析其遺傳狀況、結(jié)構(gòu)和多樣性程度,發(fā)現(xiàn)這兩個(gè)群體由于三峽大壩的地理因素,已明顯受到嚴(yán)重的影響,出現(xiàn)高度的遺傳分化,建議對該物種進(jìn)行分區(qū)保護(hù),提高遺傳多樣性,豐富種質(zhì)資源。
司從利等[34]在廣東、廣西等地基于cytb序列分析了華南居氏銀魚(Salanxcuvieri)的遺傳現(xiàn)狀,從鄰接樹上可發(fā)現(xiàn)有一定的分支,認(rèn)為地理因素正在逐漸影響遺傳結(jié)構(gòu),推測瓊州海峽的地理位置可能影響廣東、廣西種群間的遺傳交流;中性檢測結(jié)果表明在更新世晚期發(fā)生擴(kuò)增,地球當(dāng)時(shí)的氣候影響了該種群的遺傳多樣性;根據(jù)現(xiàn)狀,建議分地區(qū)對該種群進(jìn)行人為保護(hù),避免出現(xiàn)種質(zhì)退化。李偉文等[35]兩年中在7個(gè)遠(yuǎn)洋捕撈點(diǎn)采集了黃鰭金槍魚(Thunnusalbacares),擴(kuò)增了cytb部分序列得到663bp,108尾個(gè)體僅有24個(gè)單倍型,且單倍型多樣性和核苷酸多樣性都處于較低水平,群體的遺傳多樣性較差;Fst分析得到變異大多發(fā)生在群體內(nèi)部,表明其遺傳分化程度較低,并且基因交流非常強(qiáng)烈,種質(zhì)資源正在衰退,這與人類破壞環(huán)境和大面積捕殺有密切關(guān)系。謝楠等[36]利用cytb對魴屬(Megalobrama)4種魚類及長春鳊(Parabramispekinensis)進(jìn)行了系統(tǒng)分類。但在結(jié)果分析過程中僅靠cytb的信息難以準(zhǔn)確將不同品種進(jìn)行區(qū)分,仍需要配合其他標(biāo)記進(jìn)一步研究。
3其他標(biāo)記與組合分析
16SrRNA序列、12SrRNA序列和COI序列在線粒體基因組中變異速度較慢,保守性較高,因此很難由其單獨(dú)作為驗(yàn)證工具來進(jìn)行遺傳分析,往往需要結(jié)合其他的基因片段,才能同時(shí)作為鑒定種內(nèi)親緣關(guān)系和物種遺傳多樣性程度的工具。劉萍等[37]選取了山東青島中華虎頭蟹(Orithyiasinica)野生群體的16SrRNA和COI基因片段研究其遺傳多樣性,但是發(fā)現(xiàn)16SrRNA變異程度較小,效果不佳;在遺傳距離和系統(tǒng)進(jìn)化研究中,兩種技術(shù)檢測了不同蟹之間的親緣關(guān)系以及它們的進(jìn)化分化時(shí)間,利用NJ系統(tǒng)進(jìn)化樹發(fā)現(xiàn)中華虎頭蟹與梭子蟹類的親緣關(guān)系最近,并采用“分子鐘”對4個(gè)蟹類的分化時(shí)間進(jìn)行計(jì)算。吳玲等[38]對沿海6個(gè)群體的白氏文昌魚(Branchiostomabelcheri)和日本文昌魚(B.japonicum)分別進(jìn)行COI和16SrRNA序列的研究,發(fā)現(xiàn)兩種魚種內(nèi)遺傳多樣性較高,但還沒有明顯的遺傳分化;其中茂名群體和威海群體具有最高的核苷酸多樣性,很有可能為這兩類魚的祖先。
翁朝紅等[39]對近江蟶(Sinonovacularivularis)、縊蟶(S.constricta)、小刀蟶(Cultellusattenuatus)、尖刀蟶(C.scalprum)和大竹蟶(Solengrandis)的COI和16SrRNA部分序列進(jìn)行測序和分析,在進(jìn)行遺傳距離和系統(tǒng)演化分析后,結(jié)果表明近江蟶已進(jìn)化至獨(dú)立為一個(gè)種,并且通過聚類分析推斷近江蟶應(yīng)歸屬于竹蟶超科,解決了這幾種蟶分類歸屬。郁建鋒等[40]結(jié)合12SrRNA和16SrRNA的序列為太湖流域河川沙塘鱧的分類提供了重要的幫助,發(fā)現(xiàn)了大量的變異位點(diǎn)和簡約位點(diǎn),而且在兩種標(biāo)記的驗(yàn)證下,比較得出太湖流域河川沙塘鱧與福建流域河川沙塘鱧已經(jīng)存在一定的遺傳差異。同時(shí),系統(tǒng)發(fā)育樹分析表明,太湖流域河川沙塘鱧與其他鱧已存在遺傳分化差異。王慶容等[41]對長江中上游舞陽河、烏江、雅礱江、岷江和金沙江5個(gè)野生鲇(Silurusasotus)群體的親緣關(guān)系和遺傳差異進(jìn)行了分析,對比了核苷酸和單倍型多樣性,發(fā)現(xiàn)舞陽群體與其他群體的親緣關(guān)系較遠(yuǎn)。楊慧榮等[42]同時(shí)利用D-loop和cytb的序列對長江水系的赤眼鱒(Squoliobarbuscurriculus)進(jìn)行了遺傳多樣性的分析,通過遺傳變異率、單倍型多樣性等指標(biāo)發(fā)現(xiàn)長江赤眼鱒遺傳多樣性較高,種質(zhì)狀況較好;同時(shí),根據(jù)Fst和分子變異等級差異分析發(fā)現(xiàn),不同水系的群體存在明顯的遺傳分化;系統(tǒng)發(fā)育樹證明了珠江水系赤眼鱒與長江水系赤眼鱒正在逐漸分化為兩類群體,并提出cytb序列在變異顯著的群體間更能發(fā)揮作用。
孫希福等[43]利用cytb序列和D-loop序列分析了江豚(Neophocaenaphocaenoides)在鼠豚類及一角鯨類的分類地位,系統(tǒng)發(fā)育樹表明,江豚的遺傳距離與一角鯨科較為接近,并確定棘鰭鼠海豚、太平洋鼠海豚及黑眶鼠海豚3種群有較近的親緣關(guān)系,否定了之前僅憑借形態(tài)學(xué)的分類方式。畢瀟瀟等[44]在某一水產(chǎn)品公司采集了來自美國與荷蘭的狹鱈(Theragrachalcogramma)、太平洋鱈(Gadusmacrocephalus)、藍(lán)鱈(Micromesistiuspoutassou)和遠(yuǎn)東寬突鱈(Eleginusgracilis)4種不同屬的鱈魚,利用16SrRNA、cytb和COI序列比較了它們的序列結(jié)構(gòu),根據(jù)核苷酸分歧速率以及NJ系統(tǒng)發(fā)育樹,將太平洋鱈、狹鱈和寬突鱈歸為一支,也顯示了它們較接近的遺傳距離,給分類學(xué)提供了非常重要的理論基礎(chǔ)。
4展望
線粒體分子標(biāo)記技術(shù)主要用于物種的遺傳多樣性分析、親緣、親權(quán)分析和物種進(jìn)化程度分析。該基因組功能重要且能穩(wěn)定遺傳,是物種個(gè)體基因組中變化速度較快且保留較好的部分。對D-loop區(qū)的序列進(jìn)行測序、比對、計(jì)算和分析后能得到物種的種屬分類、遺傳結(jié)構(gòu)、歷史發(fā)育情況和遺傳多樣性狀態(tài)。而且,D-loop區(qū)穩(wěn)定的母系遺傳,使得分析起源有較好可靠性,聚類分析結(jié)果準(zhǔn)確。同時(shí),細(xì)胞色素b和16SrRNA等序列雖然進(jìn)化速度較慢,但其穩(wěn)定性的特征可以得到較好保留,獲得的插入、替換和缺失等突變可以持續(xù)遺傳,以作為數(shù)據(jù)分析的可靠依據(jù)。在進(jìn)行不同情況的分析時(shí),可以結(jié)合一到兩種分子標(biāo)記技術(shù),作為重要的輔助參考標(biāo)記。
綜上,在水產(chǎn)行業(yè)的遺傳分析中,野生群體的遺傳多樣性是將來進(jìn)行育種和引進(jìn)的關(guān)鍵,通過線粒體分子標(biāo)記技術(shù)對野生經(jīng)濟(jì)水產(chǎn)動(dòng)物的遺傳結(jié)構(gòu)和遺傳多樣性分析是高效、準(zhǔn)確和可靠的。其中單倍型多樣性和核苷酸多樣性表現(xiàn)了分子結(jié)構(gòu)的變異程度,體現(xiàn)了野生群體種質(zhì)資源的現(xiàn)狀;遺傳分化特征能表現(xiàn)群體的基因交流狀況,表明了群體間自由交配的自由度;分子變異等級分析可以讓我們了解不同地域群體突變的來源,表現(xiàn)了群體遺傳結(jié)構(gòu)的差異;中性檢測等分析從分子層面揭示了魚類的系統(tǒng)發(fā)育狀況。
不同的分析方式闡述了水產(chǎn)動(dòng)物的生長和生存狀況。而養(yǎng)殖群體的種質(zhì)資源是育種和繁殖的關(guān)鍵,通過線粒體標(biāo)記技術(shù)的分析,可以更加準(zhǔn)確地了解群體結(jié)構(gòu)和親緣關(guān)系,避免近親雜交導(dǎo)致苗種退化,給養(yǎng)殖帶來較大的便利。水產(chǎn)行業(yè)中,養(yǎng)殖群體規(guī)模較大,可以利用不同的分子標(biāo)記技術(shù)的特點(diǎn),結(jié)合地理分布、分化程度和表觀特征,來幫助水產(chǎn)行業(yè)進(jìn)行選育和養(yǎng)殖工作,獲得對實(shí)際生產(chǎn)有最大利用價(jià)值的結(jié)果。
作者:楊子拓劉麗單位:華南農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院