鱼类线粒体基因组研究进展共25页
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文献综述题目:鱼类线粒体及线粒体控制区的研究进展沈阳农业大学学士学位论文文献综述鱼类线粒体及线粒体控制区的研究进展摘要:线粒体DNA是动物体内唯一发现的核外遗传物质。
与其他动物相同,鱼类线粒体全长约16.5kbp 左右,分为编码区和非编码区两大部分,编码区编码37个基因,非编码区即线粒体基因组的控制区(也称D-loop),其碱基替换率比线粒体DNA其它区域高5-10倍,遗传上是高变区。
遗传学上可根据线粒体控制区的特点和特性,可利用限制性酶切片段长度多态性技术(RFLP)、PCR技术和测序技术等方法分析物种的遗传多样性和其分类地位。
线粒体DNA控制区序列在研究鱼类种内遗传分化中具有重要意义,为传统鱼类形态学分类提供了分子生物学证据,为地质演化和鱼类进化的关系提供论据,为物种保护和渔业管理提供科学理论基础。
关键字:鲢鱼;线粒体DNA;D-loop区;分类地位几乎所有的脊椎动物的细胞中都含有线粒体(mitochondria)这种细胞器,它自身携带DNA,可自我复制、表达,并有核基因编码的蛋白质和酶从细胞质输入线粒体,共同完成生物氧化的理功能。
动物的线粒体DNA(mtDNA)是共价闭合的双链DNA,其基因结构简单,一级结构的碱基突变率高。
近年来,随着DNA序列分析、限制性酶切片段长度多态性技术(RFLP)及PCR技术的应用和发展,mtDNA在动物起源、种群分化与系统发生、分类及遗传瓶颈效应等方面取得了重要进展。
1 线粒体概述与其他动物相似,鱼类线粒体基因组的长度大多在15-20kb左右,环状双链,根据碱性氯化铯密度梯度离心中双链密度不同分为重链(H链)和轻链(L链),由2个rRNA 基(16S rRNA、12S rRNA)、22 个tRNA基因、控制区(D-Loop环区)和轻链复制起始区和13个疏水蛋白质基因。
13个蛋白质因是细胞色素b(Cyt b)基因,2个ATP酶的亚基,3个细胞色素c(Cyt c)氧化酶的亚基(COI,COII,COIII),7个NADP还原酶的亚单位(ND1、ND2、ND3、ND4、ND4L、ND5、ND6),除一个蛋白质基因(ND6)和8个tRNA基因由L链编码外,其余的大部分基因都由H链编码[1]。
利用草鱼线粒体基因组鉴定种属草鱼是一种常见的淡水鱼类,在我国各地都有分布。
由于草鱼属于中小型鱼类,其群体遗传结构相对简单,线粒体基因组具有较高的可变性,因此草鱼线粒体基因组已经成为种属鉴定、遗传进化等领域的重要研究对象之一。
线粒体基因组是指存在于所有真核生物的细胞中,独立于细胞核的一个细胞器——线粒体中的全部遗传材料。
与细胞核的DNA不同,线粒体DNA具有小环形结构,其遗传信息包括22种tRNA、13个针对蛋白质编码的基因和2个针对RNA编码的基因。
线粒体基因组有如下特点:(1)染色体与细胞核的染色体不同。
(2)有自我复制和自我修复机制。
(3)易受突变的影响而造成遗传多样性。
(4)继承于母体遗传。
在草鱼中,线粒体基因组可以用于鉴定不同的种属。
最近的研究发现,草鱼中的线粒体基因组具有很高的异质性,其序列变异是种属分化和演化的结果。
在草鱼基因组中,线粒体DNA序列可能因物种的不同而有所变动,同时由于线粒体的特殊生殖模式,这些变异的特征就会相对固定。
因此,把草鱼线粒体基因组样品提取出来,以PCR方式扩增某些具有变异的DNA片段,就可以用这些DNA片段的序列变异来鉴定不同的种属。
除了基于比较线粒体基因组序列的方法,还可采用限制性酶切分析法。
该方法基于线粒体类型I DNA上的限制性酶切位点的不同,来鉴定不同的种属。
通常,限制性酶切分析法可在不经过PCR扩增的情况下,通过直接限制性酶切开草鱼DNA,进而得到产物来区分不同的种属。
总之,利用草鱼线粒体基因组鉴定种属是一项有用的技术,不仅可以提高草鱼的种属识别率,而且在草鱼的保护工作中也有着广泛的应用前景。
鱼类线粒体DNA研究新进展一、本文概述线粒体DNA(mitochondrial DNA,mtDNA)作为生物体内的一种重要遗传物质,近年来在鱼类研究中逐渐展现出其独特的价值和潜力。
鱼类线粒体DNA研究新进展不仅深化了我们对鱼类遗传多样性的理解,还为鱼类遗传育种、系统发生、种群遗传结构分析等领域提供了有力的工具。
本文旨在综述近年来鱼类线粒体DNA研究的新进展,探讨其在鱼类生物学中的应用前景,以期为鱼类遗传资源保护和可持续利用提供理论支持和实践指导。
本文将首先回顾线粒体DNA的基本结构和特点,然后重点介绍鱼类线粒体DNA的提取方法、测序技术及其在鱼类遗传多样性、系统发生和种群遗传结构分析中的应用。
还将讨论鱼类线粒体DNA在遗传育种和遗传资源保护中的潜在应用价值,并展望未来的研究方向和挑战。
通过本文的综述,希望能够为从事鱼类线粒体DNA研究的学者提供有益的参考和启示,共同推动鱼类线粒体DNA研究的深入发展。
二、鱼类线粒体DNA的结构与功能鱼类线粒体DNA(mitochondrial DNA,mtDNA)是一种双链、闭合环状的分子,通常大小为16-20千碱基对(kb),是细胞器中唯一的DNA分子。
鱼类mtDNA的结构主要包括重链(H链)和轻链(L链),其中H链编码了大部分基因,而L链则编码了剩余的少数基因。
这些基因主要编码线粒体氧化磷酸化系统的13个蛋白质亚基,以及2个rRNA和22个tRNA,这些成分共同构成了线粒体的核糖核蛋白体,负责线粒体内蛋白质的合成。
鱼类线粒体DNA的功能主要体现在以下几个方面:mtDNA是鱼类线粒体遗传信息的载体,通过母系遗传的方式传递给后代,因此,在鱼类遗传学和进化生物学研究中,mtDNA被广泛应用为分子标记。
mtDNA编码的蛋白质是线粒体氧化磷酸化系统的重要组成部分,这些蛋白质参与线粒体的能量代谢过程,对鱼类的生命活动起着至关重要的作用。
mtDNA的突变和变异也被广泛用于鱼类种群遗传结构、遗传多样性和系统发育等研究。
5个品种(系)罗非鱼线粒体12S rRNA基因序列及其RFLP分析李娴; 杨玲; 王成武; 杨德光; 张志山; 张延华; 付佩胜【期刊名称】《《长江大学学报(自然版)理工卷》》【年(卷),期】2008(005)004【总页数】5页(P57-60,66)【关键词】尼罗罗非鱼(Oreochromis niloticus); 奥利亚罗非鱼(O.aureus); 线粒体DNA; 12S rRNA; RFLP【作者】李娴; 杨玲; 王成武; 杨德光; 张志山; 张延华; 付佩胜【作者单位】山东省淡水水产研究所山东济南 250117【正文语种】中文【中图分类】Q75罗非鱼属鲈形目(Perciformes)丽鱼科(Percoidei)的热带鱼类,原产于非洲,现已成为世界性的鱼类养殖对象之一,是联合国粮农组织向全世界推广的优良品种[1,2]。
目前国内罗非鱼的主要养殖品种有尼罗罗非鱼、奥利亚罗非鱼、奥尼鱼(尼罗罗非鱼♀×奥利亚罗非鱼♂)、红罗非鱼等[3]。
线粒体DNA(mitochondrial DNA,mt DNA)是动物体内唯一存在的核外遗传物质,具有母性遗传的特点,它的拷贝数多、突变率高,进化速度比核基因组快5~10倍,突变固定后所形成的多态性位点可反映出群体遗传特征、种群分化和种属关系等,是系统进化和种群遗传研究的理想标记[4~6]。
mtDNA通常由13个蛋白编码基因、2个rRNA基因,22个tRNA基因、控制区和轻链复制起始区组成[7],其中rRNA基因进化最慢,是线粒体中最保守的一类基因[8]。
多种动物和鱼类的12S rRNA基因已用于系统发育和遗传多样性的研究,如鲤鱼、鲫鱼[7]、星鲽[9]、沙塘鳢属鱼类[10]、尖塘鳢属鱼类[5]等,但对罗非鱼的相关研究还未见报道。
限制性片段长度多态性(RFLP)是从分子水平上研究动物遗传变异的一种比较经济有效的手段,在鱼类的遗传研究中已经得到较广泛的应用[11,12],应用PCR技术对特定目的片段进行扩增,扩增产物利用限制性核酸内切酶处理,得到的限制性片段长度多态具有相对的稳定性,并能反映一定的变异,利用酶切片段数目和大小的差异鉴别种内遗传组成和群体间细微差异,也可作为鉴别群体和种属的分子遗传标记[13~15]。
鱼类线粒体DNA及其在分子群体遗传研究中的应用鱼类,作为地球上最大的脊椎动物群体之一,其遗传多样性研究对于理解生物进化、生态适应以及保护濒危物种等方面具有重要意义。
近年来,随着分子生物学技术的飞速发展,线粒体DNA(mtDNA)已经成为鱼类群体遗传研究中的重要标记。
一、鱼类线粒体DNA的特点线粒体DNA是一种存在于细胞线粒体内的遗传物质,具有母系遗传、高突变率、无重组等特点。
这些特点使得mtDNA成为研究鱼类群体遗传结构和进化历史的理想标记。
母系遗传:mtDNA只能通过母系传递,因此可以有效地追踪母系群体的迁移和扩散。
高突变率:mtDNA的突变率远高于核DNA,这使得mtDNA在短时间内积累大量的遗传信息,有助于揭示近期的进化事件。
无重组:mtDNA在遗传过程中不发生重组,因此其遗传信息具有高度的稳定性,有助于准确推断群体遗传结构。
二、线粒体DNA在鱼类群体遗传研究中的应用群体遗传结构分析:通过比较不同地理群体间mtDNA序列的差异,可以揭示鱼类的群体遗传结构、迁移扩散以及种群历史。
物种鉴定和分类:mtDNA序列差异可以作为物种鉴定和分类的重要依据,有助于发现新物种和解析物种间的亲缘关系。
保护生物学:通过分析濒危物种的mtDNA序列,可以评估其遗传多样性水平,为制定保护策略提供科学依据。
进化生物学:通过比较不同物种间mtDNA序列的差异,可以揭示鱼类的进化历程、分化时间以及祖先群体等信息。
生态学:通过分析鱼类mtDNA与生态环境因子的关系,可以探讨鱼类对环境的适应机制和生态位分化。
渔业资源管理:通过分析渔业资源的mtDNA多样性,可以评估其种群健康状况和种质资源价值,为渔业资源的可持续利用提供科学依据。
三、前景展望随着分子生物学技术的不断进步和成本的不断降低,线粒体DNA在鱼类群体遗传研究中的应用将越来越广泛。
未来,我们可以期待线粒体DNA在揭示鱼类进化历程、保护濒危物种以及渔业资源管理等方面发挥更大的作用。
鲫鱼线粒体基因组结构分析鲫鱼(Carassius auratus)是一种常见的淡水鱼类,其肉质细嫩、营养丰富,受到广大消费者的欢迎。
近年来,随着分子生物学和生物技术的发展,人们对鲫鱼的遗传结构和生物学特性的研究也越来越深入。
其中,线粒体基因组(mitochondrial genome)结构分析是一项重要的研究内容,本文将对此进行讨论。
一、鲫鱼线粒体基因组的组成和结构线粒体基因组是由一条环状DNA分子组成的,它通常比细胞核的DNA小得多。
在鲫鱼中,线粒体DNA的长度约为16.5 kb,包含37个基因,其中13个编码酶、22个编码tRNA和2个编码rRNA。
这些基因分布在两条链上,其中一个链被称为正向链(L链),另一个则是反向链(H链)。
鲫鱼线粒体基因组的结构呈现环状,并且具有高度的保守性。
它包含一个长达1.2 kb的不可翻译区(D-loop),其中包含控制线粒体DNA复制和转录的启动子、终止子和重复序列。
此外,鲫鱼线粒体基因组还包含一些插入序列(insertions)和缺失序列(deletions),这些序列的存在可能会对基因功能和转录的调控产生影响。
二、鲫鱼线粒体基因组的进化线粒体基因组是一种非常特殊的遗传物质,它通常只由母亲遗传给后代,因为精子没有足够的胞浆(cytoplasm)来传递精子线粒体基因。
这种遗传方式被称为单亲遗传(maternal inheritance),是线粒体基因组进化的一个重要特征。
鲫鱼线粒体基因组的进化过程受到多种因素的影响,其中包括自然选择、突变和基因重组等。
通过对不同类群之间线粒体基因组序列的比较,科学家们可以研究鲫鱼的进化历史,并推断出不同群体的遗传联系。
例如,一些研究表明,中国南方的鲫鱼可能与中华鲟(Acipenser sinensis)有着共同的祖先,而北方的鲫鱼则可能来自狗鱼类(Cyprinodontiformes)。
三、鲫鱼线粒体基因组在遗传学研究中的应用鲫鱼线粒体基因组在遗传学研究中具有广泛的应用价值。
鳕鱼线粒体DNA组成的遗传分析生物是一个巨大而复杂的系统,它们包含着许多的细节,其中包括基因组的组成和遗传信息等等。
其中,线粒体因为其独立于核DNA的特殊遗传模式,被广泛地应用于动植物的遗传和进化研究。
而鳕鱼仅仅因为其丰富的营养和美味的肉质,就成为了广为人知的大众美食。
而对于这些美味可口的鳕鱼,我们也可以通过其线粒体DNA的组成来进行遗传分析。
鳕鱼是一种高经济价值的大型鱼类,分布于北极圈和亚北极区域,是世界上比较受欢迎和重要的鱼类之一。
鳕鱼以大量分布于大西洋北部,也称为北大西洋冷鳕鱼或北极鳕鱼,以其肉质获得了广泛的青睐。
而鳕鱼的线粒体DNA,可以用于研究鳕鱼的遗传多样性、种群遗传学、系统进化和人类活动对鳕鱼种群的影响等问题。
线粒体DNA是由一些遗传物质复合体组成,其中的核心是线粒体DNA (mtDNA)。
线粒体DNA具有以下一些重要的特征:(1)mtDNA是环状的,由一条单链DNA分子组成。
(2)mtDNA在细胞质中存在许多个拷贝,每个线粒体拷贝都含有数十到数百个mtDNA分子。
(3)遗传物质中包含的基因数与长度不如核DNA,但在线粒体功能及发送、维持细胞控制的信号等方面都具有重要作用。
在鳕鱼中,线粒体DNA的基因组大小约为16.5 kb,它是一个高度可变的序列,在物种中不仅存在着多个单倍型,而且具有较高的点突变或插入/删除 (indel) 等形式的突变速率。
这些变异可以用于确定种群的遗传变化、进化关系和家族起源。
这意味着,通过线粒体DNA的分析,可以对鳕鱼的种群、基因的遗传多样性以及对环境的适应能力有更加深刻的了解。
线粒体DNA还可以用于研究鳕鱼之间的亲缘关系和家族起源。
例如,DNA分析可以验证一家之中父母身份的准确性,还可以帮助推断远古族群的迁徙和演化关系。
鳕鱼的线粒体DNA可以通过PCR扩增、序列化和比较来获得基因型信息,从而推测遗传多样性和基因演化等方面的情况。
线粒体DNA的研究不仅适用于鳕鱼这一种类,也适用于许多其他物种。
江苏农业学报(JiangsuJ.ofAgr.Sci.)ꎬ2024ꎬ40(2):342 ̄347http://jsnyxb.jaas.ac.cn刘士力ꎬ陈大伟ꎬ朱鹏灿ꎬ等.基于线粒体Cytb基因序列的4个黄尾鲴养殖群体遗传多样性分析[J].江苏农业学报ꎬ2024ꎬ40(2):342 ̄347.doi:10.3969/j.issn.1000 ̄4440.2024.02.016基于线粒体Cytb基因序列的4个黄尾鲴养殖群体遗传多样性分析刘士力1ꎬ㊀陈大伟1ꎬ2ꎬ㊀朱鹏灿3ꎬ㊀郑建波1ꎬ㊀夏冯博1ꎬ㊀程㊀顺1ꎬ㊀蒋文枰1ꎬ㊀迟美丽1ꎬ㊀杭小英1ꎬ㊀李㊀飞1(1.浙江省淡水水产研究所农业农村部淡水渔业健康养殖重点实验室/浙江省淡水水产遗传育种重点实验室ꎬ浙江湖州313001ꎻ2.上海海洋大学农业农村部淡水水产种质资源重点实验室ꎬ上海201306ꎻ3.湖州融晟渔业科技有限公司ꎬ浙江湖州313105)收稿日期:2023 ̄04 ̄23基金项目:浙江省财政专项(2024CZZX02)ꎻ国家淡水水产种质资源库项目(FGRC18537)作者简介:刘士力(1985-)ꎬ男ꎬ湖北洪湖人ꎬ博士研究生ꎬ助理研究员ꎬ研究方向为水生动物遗传育种ꎮ(E ̄mail)liushili1212@126.com通讯作者:李㊀飞ꎬ(E ̄mail)lifeibest1022@163.com㊀㊀摘要:㊀黄尾鲴(Xenocyprisdavidi)是浙江省自然水域增殖放流的主要鱼类ꎬ为了解人工繁育对黄尾鲴遗传多样性的影响ꎬ利用线粒体DNA细胞色素b基因(Cytb)对4个养殖群体的遗传多样性进行研究ꎬ旨在为黄尾鲴增殖放流策略制定和实施提供基础数据ꎮ结果显示ꎬ在编码Cytb的1140bp序列中ꎬ检测到157个变异位点ꎬ界定了21种单倍型ꎬ其中长兴㊁双浦㊁八里店和醴陵群体的单倍型数目分别为10个㊁11个㊁7个和2个ꎬ单倍型多样性介于0.226~0 794ꎬ核苷酸多样性介于0.00614~0.02386ꎮ除醴陵群体遗传多样性较低外ꎬ其余3个养殖群体的遗传多样性具有高单倍型数和高核苷酸多样性的特点ꎮ4个黄尾鲴养殖群体间的遗传距离为0.01874~0.09274ꎬ遗传分化指数为0.80863(P<0 01)ꎬ其中长兴和八里店群体的分化程度较低ꎬ双浦和醴陵群体的分化程度较高ꎬ且遗传变异主要发生在群体间ꎮ本研究结果可从分子水平为黄尾鲴的资源保护和人工增殖放流提供参考依据ꎮ关键词:㊀黄尾鲴ꎻ养殖群体ꎻCytb基因ꎻ遗传多样性中图分类号:㊀S965.124ꎻQ75㊀㊀㊀文献标识码:㊀A㊀㊀㊀文章编号:㊀1000 ̄4440(2024)02 ̄0342 ̄06GeneticdiversityanalysisoffourculturedXenocyprisdavidipopulationsbasedonmitochondrialCytbgenesequenceLIUShi ̄li1ꎬ㊀CHENDa ̄wei1ꎬ2ꎬ㊀ZHUPeng ̄can3ꎬ㊀ZHENGJian ̄bo1ꎬ㊀XIAFeng ̄bo1ꎬ㊀CHENGShun1ꎬ㊀JIANGWen ̄ping1ꎬ㊀CHIMei ̄li1ꎬ㊀HANGXiao ̄ying1ꎬ㊀LIFei1(1.KeyLaboratoryofHealthyFreshwaterAquacultureꎬMinistryofAgricultureandRuralAffairs/KeyLaboratoryofFreshwaterAquaticAnimalGeneticandBreedingofZhejiangProvinceꎬZhejiangInstituteofFreshwaterFisheriesꎬHuzhou313001ꎬChinaꎻ2.KeyLaboratoryofExplorationandUtilizationofA ̄quaticGeneticResourcesꎬMinistryofAgricultureandRuralAffairsꎬShanghaiOceanUniversityꎬShanghai201306ꎬChinaꎻ3.HuzhouRongshengFisheryTechnologyCo.ꎬLtd.ꎬHuzhou313105ꎬChina)㊀㊀Abstract:㊀XenocyprisdavidiisoneofthemainfishspeciesthatareproliferatedandreleasedintothenaturalwatersofZhejiangprovince.TounderstandtheimpactofartificialbreedingonthegeneticdiversityofX.davidiandprovidebasicdataforformulationandimplementationofprolifera ̄tingandreleasingstrategiesforX.davidiꎬthemitochondri ̄alDNAcytochromeb(Cytb)genewasusedtostudythegeneticdiversityoffourculturedpopulations.Theresultsshowedthat157variationsitesweredetectedinthe1140243bpsequencethatencodedtheCytbgeneꎬand21haplotypesweredefined.AmongthemꎬthehaplotypenumbersinChangx ̄ingꎬShuangpuꎬBalidianandLilingpopulationswere10ꎬ11ꎬ7and2ꎬrespectively.Thehaplotypediversityrangedfrom0 226to0 794ꎬandthenucleotidediversityrangedfrom0.00614to0.02386.TheLilingpopulationhadlowgeneticdi ̄versityꎬwhiletheotherthreeculturedpopulationswerecharacterizedbygeneticdiversitywithlargehaplotypenumberandnucleotidediversity.ThegeneticdistancesamongfourculturedpopulationsofX.davidirangedfrom0.01874to0.09274ꎬandthegeneticdifferentiationindexwas0.80863(P<0 01)ꎬamongwhichthegeneticdifferentiationdegreesbetweenChangxingandBalidianpopulationswerelowꎬandthegeneticdifferentiationdegreesbetweenShuangpuandLilingpopula ̄tionswerehigh.Moreoverꎬgeneticdifferentiationmainlyoccurredbetweenpopulations.Thestudyresultscanproviderefer ̄enceforresourceprotectionandartificialproliferationandreleasingofX.davidiatmolecularlevel.Keywords:㊀XenocyprisdavidiꎻculturedpopulationꎻCytbgeneꎻgeneticdiversity㊀㊀黄尾鲴隶属于鲤科(Cyprinidae)鲴亚科(Xeno ̄cyprinae)鲴属(Xenocypris)[1 ̄2]ꎬ是一种分布于中国黄河㊁长江㊁闽江㊁珠江等流域的中小型淡水经济鱼类ꎮ黄尾鲴食性较广ꎬ以藻类及植物碎片㊁有机物碎屑为饵料ꎬ兼食浮游动物和底栖动物ꎬ能够净化水质ꎬ具有很高的经济价值和生态功能价值[3]ꎮ目前ꎬ黄尾鲴已被列为浙江省主要增殖放流的鱼类之一ꎮ当前ꎬ有关黄尾鲴的研究报道主要与黄尾鲴的生物学参数㊁生长特性以及繁育㊁养殖技术等有关ꎮ线粒体DNA细胞色素b基因(Cytb)进化速率适中ꎬ替换㊁缺失和插入等突变能够稳定持续遗传ꎬ适用于种间㊁种内的遗传分析[4]ꎬ被广泛应用于水生动物遗传多样性分析[5 ̄10]ꎮ刘士力等[7]以Cytb基因序列作为分子标记ꎬ对马口鱼(Opsariichthysbi ̄dens)瓯江㊁钱塘江野生群体和八里店养殖群体进行了研究ꎬ为其种质资源的保护和利用提供了数据支持ꎮWu等[8]利用Cytb序列对太平洋中部8个大眼金枪鱼(Thunnusobesus)群体进行分析ꎬ结果表明ꎬ大眼金枪鱼的遗传变异主要发生在群体内ꎬ并且可能在11万年前出现过一次明显的种群扩张ꎮ赵文浩等[9]利用线粒体Cytb序列对车尔臣河和渭干河的8个地理群体共174尾叶尔羌高原鳅(Triplo ̄physayarkandensis)进行了遗传学多样性和遗传结构分析ꎬ结果表明ꎬ塔里木河2条支流的叶尔羌高原鳅的群体内部遗传变异占整个遗传变异的96 57%ꎬ存在显著的群体间基因交流现象ꎬ可将这8个叶尔羌高原鳅群体归为一个保护管理单元进行资源保护ꎮ李大命等[10]利用Cytb基因序列对太湖流域大银鱼(Protosalanxchinensis)野生群体的遗传多样性进行了分析ꎬ结果表明ꎬ太湖大银鱼种群的遗传多样性较高ꎬ有较高的适应生存环境㊁进化潜能以及较高的遗传育种改良潜力ꎮ关于黄尾鲴遗传资源的分子研究还不多ꎮ张峻德等[11]利用线粒体COI基因序列对千岛湖3个码头的48尾黄尾鲴的遗传资源状况进行了分析ꎬ共发现4个单倍型ꎬ且富文和临岐2个码头的黄尾鲴群体遗传分化显著ꎮ张宏等[12]利用线粒体COI基因进行遗传多样性分析得出ꎬ千岛湖黄尾鲴群体和泾县㊁南昌县群体的遗传分化显著ꎮ郭爱环等[13]基于微卫星标记对钱塘江上游黄尾鲴增殖放流效果进行了评估ꎬ研究结果为浙江省内陆水域水生生物的增殖放流活动提供了数据和技术支持ꎮXiao等[14]利用线粒体Cytb序列分析了鲴亚科的黄尾鲴和其他6个种的进化关系ꎮ李琳等[1]利用Cytb和COI序列评估了黄尾鲴与其他鲴亚科各物种的系统发育关系和分化时间ꎮ黄尾鲴具有较高的生态价值与经济价值ꎬ目前采用Cytb基因序列对黄尾鲴进行群体遗传多样性的研究还不多ꎮ因此ꎬ通过线粒体Cytb基因序列研究黄尾鲴群体的种群结构及遗传多样性状况ꎬ分析其遗传变异ꎬ可为其种群的保护提供参考ꎮ本研究拟对4个黄尾鲴养殖群体的线粒体细胞色素b基因全长进行扩增ꎬ对这4个群体的遗传结构进行分析ꎬ以期为黄尾鲴的人工增殖放流策略的制定和实施㊁资源保护与合理开发提供基础数据和依据ꎮ同时ꎬ本研究拟获得的黄尾鲴线粒体Cytb基因序列ꎬ可为其他黄尾鲴群体Cytb基因序列的研究提供参考数据ꎮ1㊀材料与方法1.1㊀试验材料本研究所用黄尾鲴于2022年采自浙江长兴㊁双浦㊁八里店和湖南醴陵的4个黄尾鲴养殖基地ꎬ每个群体随机选取32尾ꎬ共计128尾ꎮ剪取适量黄尾鲴尾鳍ꎬ用无水乙醇固定ꎬ储存于4ħ冰箱中ꎬ用于后343刘士力等:基于线粒体Cytb基因序列的4个黄尾鲴养殖群体遗传多样性分析续的群体遗传学分析ꎮ1.2㊀试验方法1.2.1㊀DNA提取、基因扩增与测序㊀使用苯酚 ̄三氯甲烷抽取法提取黄尾鲴尾鳍组织的DNAꎬ用1%琼脂糖凝胶电泳检测其完整性ꎮ参照黄尾鲴线粒体基因组序列(登录号:KF039718)应用PrimerPremi ̄er6.0软件设计Cytb扩增和测序的引物Cytb ̄F和Cytb ̄RꎮCytb ̄F:5ᶄ ̄GACTTGAAGAACCACCGTTG ̄3ᶄꎻCytb ̄R:5ᶄ ̄CTCCGATCTTCGGATTACAAGAC ̄3ᶄꎬ引物由生工生物工程(上海)股份有限公司合成ꎮPCR反应体系和反应条件参照文献[15]ꎮPCR扩增产物用1%琼脂糖凝胶进行电泳检测ꎬ合格后送生工生物工程(上海)股份有限公司采用上下游引物进行双向测序ꎮ1.2.2㊀序列分析㊀利用BioEdit7.0软件进行序列比对ꎬ并对照原始序列峰图进行人工校对ꎮ应用Mega7.0软件对碱基的含量进行计算ꎬ并采用邻接法基于Kimura s2 ̄Parameter模型建立系统进化树ꎮ运用DnaSP5.0软件计算单倍型多样性指数(h)㊁单倍型数㊁变异位点数和核苷酸多样性指数(π)ꎮ在TCS1.21中用最大简约法构建单倍型网络图ꎮ通过DnaSP5.0软件分组计算并保存成arp格式后ꎬ采用Arlequin3.1软件进行分子方差分析(AMOVA)ꎬ计算各群体间的遗传分化指数(Fst)ꎮ2㊀结果与分析2.1㊀黄尾鲴Cytb基因碱基组成与变异分析本研究对4个黄尾鲴养殖群体128个样本的Cytb基因进行了扩增和测序ꎬ得到了128条长度为1154bp的同源序列ꎬ提交GenBank后获得登录序列号:OQ599605~OQ599732ꎮ选择其中1140bp编码Cytb的序列用于下一步分析ꎮ结果显示ꎬ在1140个位点中存在变异位点157个ꎬ简约信息位点156个ꎬ分别占分析位点的13 8%和13 7%ꎮ碱基平均发生转换的概率(Ts)与发生颠换的概率(Tv)的比值(Ts/Tv)为7 96ꎮ4种碱基在128条序列中平均含量为29 2%(A)㊁14 6%(G)㊁27 8%(T)和28 4%(C)ꎬ其中G的含量最低ꎬA+T的含量为57 0%ꎬ明显高于C+G的含量ꎮ醴陵黄尾鲴养殖群体碱基含量和其他3个浙江养殖群体有一定差异(表1)ꎮ㊀㊀在128个样本中发现了21个单倍型(H1~H21)ꎬ双浦黄尾鲴养殖群体具有11个单倍型ꎬ其中9个单倍型是该群体独有的ꎬ另外2个单倍型分别与长兴和八里店黄尾鲴养殖群体共享ꎮ长兴和八里店黄尾鲴养殖群体的单倍型数目分别为10个和7个ꎬ其中长兴黄尾鲴养殖群体包含八里店黄尾鲴养殖群体的所有单倍型ꎬ且另外3种单倍型为其特有单倍型ꎮ醴陵黄尾鲴养殖群体仅有2个单倍型ꎬ且是该群体独有的(表2)ꎮ表1㊀黄尾鲴4个养殖群体Cytb基因序列的碱基组成Table1㊀NucleotidecompositionofCytbgenesequenceinfourcul ̄turedpopulationsofXenocyprisdavidi群体㊀㊀碱基含量(%)AGTCA+TC+G长兴29.114.428.028.557.142.9双浦29.214.728.028.157.242.8八里店29.114.528.028.457.142.9醴陵29.614.727.128.656.743.3平均29.314.627.828.457.043.0表2㊀4个黄尾鲴养殖群体Cytb基因序列的单倍型分布情况Table2㊀DistributionofhaplotypesinCytbsequencesinfourcul ̄turedpopulationsofXenocyprisdavidi单倍型数量(个)长兴双浦八里店醴陵总计H13015018H21401015H320406H420002H510001H640004H731509H811103H910304H1010304H1103003H1203003H130140014H1402002H1503003H1601001H1701001H1802002H1901001H2000044H210002828443江苏农业学报㊀2024年第40卷第2期2.2㊀黄尾鲴Cytb基因遗传结构分析使用DnaSP(version5.0)软件计算黄尾鲴4个养殖群体的遗传多样性参数ꎬ结果(表3)显示ꎬ4个群体的单倍型(0.226~0 794)和核苷酸(0.00614~0.02386)的多样性程度具有明显分化ꎮ醴陵群体只有2个单倍型ꎬ单倍型多样性(h)和核苷酸多样性(π)分别仅为0 226㊁0.00614ꎻ双浦群体的单倍型数最多ꎬ有11个ꎻ八里店群体π最高ꎬ达0.02386ꎮ表3㊀黄尾鲴4个养殖群体Cytb基因序列的遗传多样性参数Table3㊀GeneticdiversityparametersofCytbgenesequencesinfourculturedpopulationsofXenocyprisdavidi群体样本数(个)变异位点(个)单倍型数(个)单倍型多样性(h)核苷酸多样性(π)长兴3289100.7880.00991双浦3289110.7940.01005八里店328870.7440.02386醴陵323120.2260.00614总体128157210.8990.05238㊀㊀利用分子方差分析(AMOVA)法对4个黄尾鲴养殖群体Cytb基因序列的遗传差异进行分析ꎬ结果表明ꎬ黄尾鲴养殖群体间的Fst为0.80863(P<0 01)ꎬ有80 86%的遗传变异来自群体间ꎬ其余的遗传变异来自群体内(19 14%)ꎮ2.3㊀各群体遗传距离分析利用Mega6.0软件计算4个黄尾鲴养殖群体的遗传距离ꎮ由表4可知ꎬ各黄尾鲴养殖群体间遗传距离为0.01874~0.09274ꎬ遗传距离差距较大ꎮ其中长兴与八里店黄尾鲴养殖群体的遗传距离最近ꎬ为0.01874ꎻ双浦和醴陵黄尾鲴养殖群体的遗传距离最远ꎬ为0.09274(图1)ꎮ运用Arlequin计算各黄尾鲴养殖群体间的FstꎬFst为0.04018~0.90501ꎮ除了长兴与八里店黄尾鲴养殖群体之间的遗传分化指数较低外ꎬ其他任意2个黄尾鲴养殖群体间的遗传分化指数均在0.50000以上ꎮ黄尾鲴养殖群体的单倍型网络关系(图2)显示ꎬ所研究的4个黄尾鲴养殖群体的单倍型具有一定的分化ꎮ醴陵㊁长兴㊁双浦和八里店黄尾鲴养殖群体的单倍型大致形成了3个部分ꎮ单倍型H1~H8形成了第一部分ꎬ以长兴和八里店黄尾鲴养殖群体的个体为主ꎮ第二部包括H9~H19ꎬ双浦黄尾鲴养殖群体中的个体主要集中于这一部分ꎮ醴陵黄尾鲴养殖群体中的个体均属于第三部分ꎮ表4㊀黄尾鲴4个养殖群体群体间的遗传距离(对角线下方)和遗传分化指数(对角线上方)Table4㊀Geneticdistance(belowdiagonalline)andgeneticdiffer ̄entiationindex(abovediagonalline)amongfourculturedpopulationsofXenocyprisdavidi群体长兴双浦八里店醴陵长兴-0.843060.040180.90464双浦0.06808-0.699620.90501八里店0.018740.06046-0.82267醴陵0.091120.092740.09169-图1㊀基于黄尾鲴Cytb单倍型构建的邻接系统树Fig.1㊀Neighbour ̄joiningdendrogrambasedonCytbhaplotypeofXenocyprisdavidi3㊀讨论线粒体DNA因其分子量小㊁结构简单㊁进化速度快㊁母性遗传等特征ꎬ已成为鱼类群体遗传结构和系统演化关系分析的重要工具[16 ̄17]ꎮ其中ꎬ线粒体Cytb基因在线粒体DNA中进化速度适中ꎬ作为重要的蛋白质编码基因被广泛应用于遗传结构分析中ꎮ本研究中获得的128个样本的Cytb基因核苷酸分析结果显示ꎬA+T的含量(57 0%)高于G+C的含量(43 0%)ꎬ4种碱基中G的含量最低(14 6%)ꎮ这与大银鱼(Protosalanxhyalocranius)[18]和棘头梅童鱼(Collichthyslucidus)[19]Cytb基因序列中的研究结果一致ꎬ在这2种鱼中ꎬA+T的含量均高于G+C的含量ꎬ且G的含量最低ꎮ长兴黄尾鲴养殖群体种源来自于八里店ꎬ但其亲本是由历年多次采购的苗种培育而成ꎮCytb序列分析结果表明ꎬ长兴与八里店黄尾鲴养殖群体碱基组成更为接近ꎬ长兴黄尾鲴养殖群体包含了八里店黄尾鲴养殖群体的所有单倍型ꎬ遗传距离也是各黄尾鲴养殖群体之间最小的ꎬ两群体间仅存在轻度543刘士力等:基于线粒体Cytb基因序列的4个黄尾鲴养殖群体遗传多样性分析图2㊀黄尾鲴4个养殖群体Cytb基因单倍型的网络关系Fig.2㊀Median ̄joiningnetworkforhaplotypesofCytbgeneinfourculturedpopulationsofXenocyprisdavidi遗传分化ꎬ这与实际情况一致ꎮ而醴陵黄尾鲴养殖群体明显具有不同的苗种来源ꎬ其与另外3个黄尾鲴养殖群体间的遗传距离较远且遗传分化指数较高ꎮ通过分析发现醴陵黄尾鲴养殖群体遗传多样性相对较低ꎬ仅有2种单倍型ꎬ且绝大部分的个体属于其中1种单倍型ꎮ提示该批次黄尾鲴养殖群体可能由少量母系个体繁殖而来ꎬ逃逸至天然水域ꎬ容易对自然群体种质的遗传多样性造成影响ꎮ㊀㊀在本研究中ꎬ醴陵黄尾鲴养殖群体h值(0 226)低于0 500ꎬπ值(0 00614)略高于0 00500ꎬ根据Grant等[20]的标准ꎬ群体符合鱼类第2种单倍型与核苷酸多样性组合ꎬ即低h和高π类型ꎮ造成这个结果的原因可能是群体由于瓶颈效应后的快速扩增和变异的积累ꎮ其他3个群体属于高h和高π类型ꎮ黄尾鲴绝对怀卵量为1 2ˑ105~1 7ˑ105粒/尾ꎬ人工繁殖技术水平已经获得突破ꎮ人工繁殖采用的亲本数量受到订单需求的影响ꎬ有采用较少亲本进行繁殖的可能ꎮ在避免人工养殖群体逃逸对野生资源产生影响的同时ꎬ制定科学的繁育策略预防群体遗传多样性降低也是非常重要的ꎮ㊀㊀评估群体分化的主要指标有群体间的遗传距离和遗传分化指数ꎮ根据Shaklee等[21]的研究结果ꎬ鱼类种群间遗传距离为0 002~0 065ꎬ平均遗传距离为0 050ꎬ本研究中部分群体间的遗传距离高于0 065ꎮ这一方面可能是由于Shaklee等[21]提出的这个标准是基于蛋白质电泳分析结果ꎬ其所包含的多态性位点较少ꎻ另一方面说明本研究所分析的部分黄尾鲴养殖群体间存在显著的遗传分化ꎮ643江苏农业学报㊀2024年第40卷第2期Wright[22]采用遗传分化指数(Fst)作为衡量群体间遗传分化程度的标准ꎬ得出长兴和八里店群体间遗传分化指数小于0 05ꎬ表明存在轻度分化ꎮ本研究中其他任意2个群体间的遗传分化指数均大于0 5ꎬ属于极高度分化ꎮ本研究中ꎬ种群间的遗传距离分析与Fst的分析结果相符ꎮ不同养殖群体间存在极高度分化ꎬ表明在放流时选择合适的种苗来源是比较重要的ꎮ张峻德等[11]利用线粒体COI基因序列对千岛湖水库3个码头共48尾黄尾鲴的遗传多样性进行了分析ꎬ仅发现4种单倍型ꎬCOI序列核苷酸和单倍型多样性均低于本研究中除醴陵外的其他3个黄尾鲴养殖群体ꎮ这说明Cytb基因序列具有更高的序列多样性ꎮ因此ꎬ采用Cytb基因序列进行遗传多样性分析可以作为COI基因序列分析的重要补充ꎬ为黄尾鲴的增殖放流及种质资源保护提供技术支持ꎮ目前GenBank中黄尾鲴Cytb基因序列数量较少ꎬ本研究获得的4个养殖群体的Cytb数据是黄尾鲴种质数据的重要补充ꎮ本研究结果为黄尾鲴的种质资源放流评估㊁种群关系研究㊁保护和利用提供了重要参考依据ꎮ参考文献:[1]㊀李㊀琳ꎬ陈蔚涛ꎬ汤永涛ꎬ等.鲴亚科分子系统学研究[J].水生生物学报ꎬ2023ꎬ47(4):628 ̄363.[2]㊀BAKERHKꎬHANKINSDCꎬSHURINJB.Introgressivehybrid ̄izationerodesmorphologicaldivergencebetweenlenticandlotichabitatsinanendangeredminnow[J].EcologyandEvolutionꎬ2021ꎬ11(19):13593 ̄13600.[3]㊀张燕萍ꎬ章海鑫ꎬ傅义龙ꎬ等.黄尾鲴的胚胎发育[J].江苏农业科学ꎬ2019ꎬ47(16):174 ̄178.[4]㊀ZARDOYARꎬMEYERA.Phylogeneticperformanceofmitochon ̄drialprotein ̄codinggenesinresolvingrelationshipsamongverte ̄brates[J].MolecularBiologyandEvolutionꎬ1996ꎬ13(7):933 ̄942.[5]㊀杨慧兰ꎬ王银肖ꎬ谭慧敏ꎬ等.白洋淀流域宽鳍鱲遗传多样性及种群历史动态[J].上海海洋大学学报ꎬ2021ꎬ30(5):837 ̄846. 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