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华南地区大刺鳅的遗传结构与群体动态历史研究

高尚 李跃飞 李捷 陈蔚涛

高尚, 李跃飞, 李捷, 陈蔚涛. 华南地区大刺鳅的遗传结构与群体动态历史研究[J]. 南方水产科学. doi: 10.12131/20220200
引用本文: 高尚, 李跃飞, 李捷, 陈蔚涛. 华南地区大刺鳅的遗传结构与群体动态历史研究[J]. 南方水产科学. doi: 10.12131/20220200
GAO Shang, LI Yuefei, LI Jie, CHEN Weitao. Genetic structure and demographic history of Mastacem- belus armatus in southern China[J]. South China Fisheries Science. doi: 10.12131/20220200
Citation: GAO Shang, LI Yuefei, LI Jie, CHEN Weitao. Genetic structure and demographic history of Mastacem- belus armatus in southern China[J]. South China Fisheries Science. doi: 10.12131/20220200

华南地区大刺鳅的遗传结构与群体动态历史研究

doi: 10.12131/20220200
基金项目: 珠江渔业资源调查与评估创新团队项目 (2020TD-10, 2020ZJTD-04)
详细信息
    作者简介:

    高尚:高 尚 (1994—),女,硕士研究生,研究方向为鱼类分子生态学. E-mail: 13215640995@163.com

    通讯作者:

    李 捷 (1979—),男,研究员,博士,从事渔业生态学研究. E-mail: lijie1961@163.com

    陈蔚涛 (1988—),男,助理研究员,博士,从事鱼类分子生态学研究. E-mail: ncuskchenweitao@163.com

  • 中图分类号: Q 953

Genetic structure and demographic history of Mastacem- belus armatus in southern China

  • 摘要: 为掌握华南地区大刺鳅 (Mastacembelus armatus) 的遗传种质资源现状,并为其管理和保护提供科学依据,采集了华南地区7个独立水系的16个地理群体共计140尾大刺鳅样本,基于Sanger测序获得了2个线粒体基因 (COICytb),综合多种分析方法对大刺鳅的遗传结构和群体动态史展开研究。结果表明,华南地区大刺鳅群体形成了3个谱系 (Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ),3个谱系间的分化时间介于0.596~0.676 Ma (百万年前)。此外,单倍型网状图发现不同谱系群体存在共域分布的现象,并提示海南岛群体与大陆群体之间可能存在两条扩散路线。群体遗传分析发现大刺鳅群体之间存在显著的遗传分化 (FST =0.676, P<0.001),并且符合距离隔离模式 (R=0.463, P=0.001),暗示空间距离是造成大刺鳅遗传分化的一个重要因素。种群动态历史分析表明大刺鳅群体可能在0.025 Ma经历了种群扩张事件。
  • 图  1  采样示意图

    注:不同颜色代表不同谱系 (见图2)。

    Figure  1.  Map of sample sites Note: Different colors represent different lineages (See Fig. 2).

    图  2  分子系统树 (a) 和单倍型网络图 (b)

    注:数字代表后验概率,黑色实心圆表示未采集到的单倍型,字母简写表示不同的地理群体 (表1)。

    Figure  2.  Phylogenetic tree (a) and haplotype network (b)

    Note: Numbers indicate posterior probability. Black solid circles represent missing haplotype and the abbreviations represent different geographic populations (Table 1).

    图  3  大刺鳅的贝叶斯天际线点图

    Figure  3.  Bayesian Skyline plots of M. armatus

    表  1  群体遗传多样性参数

    Table  1.   Parameters of genetic diversity

    群体
    Population
    水系
    River
    system
    样本量
    Sample
    size
    经纬度
    Coordinate
    单倍型数/
    私有单倍型数
    Haplotype/Private
    haplotype
    单倍型多样性
    Haplotype
    diversity
    当前核苷酸多样性
    Current nucleotide
    diversity
    历史核苷酸多态性
    Historical nucleotide
    diversity
    中性检测
    Neutrality
    test
    博白 Bobai (BB) 南流江 7 22˚284'N、109˚967'E 5/4 0.857±0.137 0.000 6±0.000 2 0.000 9±0.000 6 1.434
    昌化 Changhua (CH) 昌化江 2 19˚151'N、109˚03'E 1/1
    从江 Congjiang (CJ) 珠江 14 25˚748'N、108˚91'E 4/3 0.495±0.151 0.000 4±0.000 2 0.000 7±0.000 4 −1.222
    崇左 Chongzuo (CON) 珠江 5 22˚398'N、107˚337'E 5/2 1.000±0.126 0.007 2±0.002 3 0.007 3±0.0038 −0.092
    潮州 Chaozhou (CZ) 韩江 13 23˚677'N、116˚652'E 1/0 0 0 0 0.000
    大化 Dahua (DH) 珠江 2 23˚738'N、107˚99'E 2/1
    桂平 Guiping (GP) 珠江 9 23˚392'N、110˚089'E 5/2 0.806±0.002 0.003 6±0.002 1 0.005 4±0.002 4 1.627
    河源 Heyuan (HY) 珠江 14 23˚522'N、114˚694'E 3/2 0.275±0.148 0.000 2±0.000 1 0.0005 3±0.000 4 1.671
    化州 Huazhou (HZ) 鉴江 3 21˚65'N、110˚632'E 2/1
    乐东 Ledong (LD) 昌化江 8 18˚752'N、109˚175'E 2/2 0.333±0.215 0.000 2±0.000 1 0.000 3±0.000 3 −0.933
    连州 Lianzhou (LZ) 珠江 10 24˚78'N、112˚371'E 7/6 0.911±0.077 0.006 6±0.001 7 0.007 1±0.003 1 −0.386
    南丰 Nanfeng (NF) 珠江 13 23˚741'N、111˚799'E 5/2 0.782±0.079 0.002 7±0.001 6 0.004 7±0.002 0 1.808
    平乐 Pingle (PL) 珠江 6 24˚627'N、110˚649'E 3/1 0.600±0.215 0.004 7±0.002 7 0.006 1±0.003 1 1.505
    琼海 Qionghai (QH) 万泉河 12 19˚243'N、110˚451'E 6/6 0.758±0.122 0.000 8±0.000 2 0.001 5±0.000 8 1.778
    阳春 Yangchun (YC) 漠阳江 20 22˚173'N、111˚777'E 4/2 0.489±0.117 0.006 3±0.001 3 0.0043±0.001 6 1.863
    宜州 Yizhou (YZ) 珠江 4 24˚499'N、108˚628'E 4/2 1.000±0.177 0.007 3±0.003 5 0.008 0±0.004 5
    总计 Total 140 42/38 0.895±0.016 0.007 9±0.000 3 0.007 6±0.002 0 0.136
    注:加粗数值表示P<0.05,后表同此。 Note: Values in bold indicate P<0.05. The same case in the following table.
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    表  2  谱系之间的遗传距离 (对角线下) 与分化时间 (对角线上)

    Table  2.   Genetic distance (Below diagonal) and divergence time (Above diagonal) among lineages

    谱系Ⅰ
    Clade Ⅰ
    谱系Ⅱ
    Clade Ⅱ
    谱系Ⅲ
    Clade Ⅲ
    谱系Ⅰ Clade Ⅰ 0.596 0.620
    谱系Ⅱ Clade Ⅱ 1.34% 0.676
    谱系Ⅲ Clade Ⅲ 1.30% 1.28%
    注:分化时间单位为Ma (百万年前)。 Note: The scale of divergence time is million years ago.
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    表  3  FST和显著性检验

    Table  3.   Pairwise FST and significance test

    博白 BB从江 CJ崇左 CON崇左 CON桂平 GP河源 HY乐东 LD连州 LZ南丰 NF平乐 PL琼海 QH
    博白 BB 0.000
    从江 CJ 0.963 0.000
    崇左 CON 0.665 0.338 0.000
    崇左 CON 0.843 0.982 0.775 0.000
    桂平 GP 0.048 0.858 0.455 0.207 0.000
    河源 HY 0.756 0.973 0.767 −0.006 0.200 0.000
    乐东 LD 0.866 0.974 0.696 0.969 0.451 0.882 0.000
    连州 LZ 0.670 0.146 −0.100 0.739 0.529 0.738 0.685 0.000
    南丰 NF 0.063 0.874 0.551 0.184 −0.086 0.180 0.484 0.600 0.000
    平乐 PL 0.238 0.839 0.324 0.139 −0.087 0.131 0.409 0.432 −0.037 0.000
    琼海 QH 0.943 0.950 0.788 0.967 0.842 0.958 0.951 0.742 0.858 0.829 0.000
    阳春 YC 0.561 0.247 −0.081 0.615 0.432 0.617 0.601 0.022 0.495 0.347 0.684
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  • [1] 郑慈英. 珠江鱼类志[M]. 北京: 科学出版社, 1989: 371-372. .
    [2] 周解, 张春光. 广西淡水鱼类志[M]. 2版. 南宁: 广西人民出版社, 2006: 489-499.
    [3] 朱元鼎. 福建鱼类志[M]. 福州: 福建科学技术出版社, 1985: 447-448.
    [4] 林煜, 樊海平, 陈斌, 等. 大刺鳅致病性维氏气单胞菌分离鉴定及药物敏感性研究[J]. 农学学报, 2019, 9(11): 50-56. doi: 10.11923/j.issn.2095-4050.cjas19010028
    [5] 杨华强, 李强, 舒琥, 等. 华南及邻近地区大刺鳅遗传多样性的ISSR分析[J]. 水生生物学报, 2016, 40(1): 63-70. doi: 10.7541/2016.9
    [6] 李捷, 李新辉, 贾晓平, 等. 西江鱼类群落多样性及其演变[J]. 中国水产科学, 2010, 17(2): 298-311.
    [7] 初庆柱, 陈刚, 张健东, 等. 大刺鳅消化系统的组织学研究[J]. 淡水渔业, 2009, 39(2): 14-18. doi: 10.3969/j.issn.1000-6907.2009.02.003
    [8] 薛凌展. 大刺鳅胚胎发育观察[J]. 淡水渔业, 2014, 44(2): 101-104. doi: 10.3969/j.issn.1000-6907.2014.02.020
    [9] 张建铭, 曾庆祥, 刘斌, 等. 大刺鳅人工繁殖技术初探[J]. 中国水产, 2015(9): 85-86. doi: 10.3969/j.issn.1002-6681.2015.09.031
    [10] 林伟强, 廖显平, 陈挺, 等. 大刺鳅人工繁殖技术研究[J]. 海洋与渔业, 2016(7): 50-53.
    [11] 房祖业, 陈晓东, 吴咏诗, 等. 大刺鳅 (Mastacembelus armatus) 二、三、四碱基重复微卫星标记的筛选和特征分析[J]. 海洋与湖沼, 2018, 49(1): 174-182.
    [12] 李芬, 陈绮萍, 何佩莹, 等. 北江大刺鳅 (Mastacembelus armatus) 的核型分析及线粒体Cyt b基因和D-loop的遗传多样性[J]. 海洋与湖沼, 2019, 50(2): 449-454. doi: 10.11693/hyhz20181100275
    [13] 江小璐. 华南及邻近地区不同群体大刺鳅的遗传多样性及亲缘地理研究[D]. 广州: 广州大学, 2018: 1-90.
    [14] BERMINGHAM E, MORITZ C. Comparative phylogeography: concepts and applications[J]. Mol Ecol, 1998(7): 367-369.
    [15] MÉDAIL F, BAUMEL A. Using phylogeography to define conservation priorities: the case of narrow endemic plants in the Mediterranean Basin hotspot[J]. Biol Conserv, 2018, 224: 258-266. doi: 10.1016/j.biocon.2018.05.028
    [16] 卢彦, 廖庆玉, 李靖. 岛屿生物地理学理论与保护生物学介绍[J]. 广州环境科学, 2011, 26(1): 10-12.
    [17] CHEN W, LI C, CHEN F, et al. Phylogeographic analyses of a migratory freshwater fish (Megalobrama terminalis) reveal a shallow genetic structure and pronounced effects of sea-level changes[J]. Gene, 2020, 737: 144478. doi: 10.1016/j.gene.2020.144478
    [18] YANG J Q, HSU K C, LIU Z Z, et al. The population history of Garra orientalis (Teleostei: Cyprinidae) using mitochondrial DNA and microsatellite data with approximate Bayesian computation[J]. BMC Evol Biol, 2016, 16(1): 73. doi: 10.1186/s12862-016-0645-9
    [19] GASCOYNE M, BENJAMIN G J, SCHWARCZ H P, et al. Sea-level lowering during the illinoian glaciation: evidence from a Bahama "blue hole"[J]. Science, 1979, 205(4408): 806-808. doi: 10.1126/science.205.4408.806
    [20] WANG P, LI Q. The South China Sea[J]. Dev Paleoenviron Res, 2009, 30: 165-178.
    [21] WARD R, ZEMLAK T, INNES B, et al. DNA barcoding Australia's fish species[J]. Philos Trans B, 2005, 360(1462): 1847-57. doi: 10.1098/rstb.2005.1716
    [22] SAN M D, GOWER D J, OOMMEN O V, et al. Phylogeny of caecilian amphibians (Gymnophiona) based on complete mitochondrial genomes and nuclear RAG1[J]. Mol Phylogenet Evol, 2004, 33(2): 413-427. doi: 10.1016/j.ympev.2004.05.014
    [23] BROWN K J, LUKAS RÜBER, BILLS R, et al. Mastacembelid eels support Lake Tanganyika as an evolutionary hotspot of diversification[J]. BMC Evol Biol, 2010, 10: 188. doi: 10.1186/1471-2148-10-188
    [24] EDGAR R C. MUSCLE: multiple sequence alignment with high accuracy and high throughput[J]. Nucleic Acids Res, 2004, 32(5): 1792-1797. doi: 10.1093/nar/gkh340
    [25] TAMURA K, STECHER G, PETERSON D, et al. MEGA6: molecular evolutionary genetics analysis version 6.0[J]. Mol Biol Evol, 2013, 30(12): 2725-2729. doi: 10.1093/molbev/mst197
    [26] DRUMMOND A J, RAMBAUT A. BEAST: Bayesian evolutionary analysis by sampling trees[J]. BMC Evol Biol, 2007, 7(1): 214. doi: 10.1186/1471-2148-7-214
    [27] SWOFFORD D L. PAUP*: Phylogenetic analysis using parsimony (*and other methods) version 4. Sinauer, Sunderland, Massachusetts, USA[J]. Nat Biotechnol, 2003, 18: 233-234.
    [28] NYLANDER J A A. MrModeltest v2. Program distributed by the author[M]. Uppsala: Evolutionary Biology Centre, Uppsala University, 2004.
    [29] LEIGH J W, BRYANT D. PopART: full-feature software for haplotype network construction[J]. Methods Ecol Evol, 2015, 6(9): 1110-1116. doi: 10.1111/2041-210X.12410
    [30] JODY H. Isolation with migration models for more than two populations[J]. Mol Biol Evol, 2010, 27(4): 905-920. doi: 10.1093/molbev/msp296
    [31] 向登高, 李跃飞, 李新辉, 等. 多基因联合揭示海南鲌的遗传结构与遗传多样性[J]. 生物多样性, 2021, 29(11): 1505-1512. doi: 10.17520/biods.2021166
    [32] AMIRUL J, JAMALUDDIN F, NAM S, et al. Genetic variation, demographic history and phylogeography of tire track eel, Mastacembelus favus (Synbranchiformes: Mastacembelidae) in Southeast Asia[J]. Hydrobiologia, 2019, 838(1): 163-182. doi: 10.1007/s10750-019-03987-3
    [33] KIMURA M. A simple method for estimating evolutionary rates of base substitutions through comparative studies of nucleotide sequences[J]. J Mol Evol, 1980, 16(2): 111-120. doi: 10.1007/BF01731581
    [34] LIBRADO P, ROZAS R. DnaSP ver. 5: a software for comprehensive analyses of DNA polymorphism data[J]. Bioinformatics, 2009, 25: 1451-1452. doi: 10.1093/bioinformatics/btp187
    [35] EXCOFFIER L, LISCHER H E L. Arlequin suite ver 3.5: a new series of programs to perform population genetics analyses under Linux and Windows[J]. Mol Ecol Resour, 2010, 10(3): 564-567. doi: 10.1111/j.1755-0998.2010.02847.x
    [36] TAJIMA F. Statistical method for testing the neutral mutation hypothesis by DNA polymorphism.[J]. Genetics, 1989, 123(3): 585-595. doi: 10.1093/genetics/123.3.585
    [37] YANG J, YANG J X, CHEN X Y. A re-examination of the molecular phylogeny and biogeography of the genus Schizothorax (Teleostei: Cyprinidae) through enhanced sampling, with emphasis on the species in the Yunnan-Guizhou Plateau, China[J]. J Zool Syst Evol Res, 2012, 50(50): 184-191.
    [38] CHEN X L, CHIANG T Y, LIN H D, et al. Mitochondrial DNA phylogeography of Glyptothorax fokiensis and Glyptothorax hainanensis in Asia[J]. J Fish Biol, 2010, 70(sa): 75-93.
    [39] LIN H D, KUO P H, WANG W K, et al. Speciation and differentiation of the genus Opsariichthys (Teleostei: Cyprinidae) in East Asia[J]. Biochem Syst Ecol, 2016(68): 92-100.
    [40] ZONG Y, YIM W S, YU F, et al. Late quaternary environmental changes in the Pearl River mouth region, China[J]. Quatern Int, 2009, 206(1/2): 35-45.
    [41] YANG L, HE S, YANG L, et al. Phylogeography of the freshwater catfish Hemibagrus guttatus (Siluriformes, Bagridae): implications for South China biogeography and influence of sea-level changes[J]. Mol Phylogenet Evol, 2008, 49(1): 393-398. doi: 10.1016/j.ympev.2008.05.032
    [42] 赵亚辉, 张春光. 广西十万大山地区的鱼类区系及其动物地理学分析[J]. 生物多样性, 2001(4): 336-344. doi: 10.3321/j.issn:1005-0094.2001.04.003
    [43] WRIGHT S. Variability within and among natural populations[M]. Chicago: The university of Chicago Press, 1978: 79-103.
    [44] WRIGHT S. Isolation by distance[J]. Genetics, 1943, 28: 114-138. doi: 10.1093/genetics/28.2.114
    [45] LIN M, LIANG X, GAO J, et al. Phylogeographic structure and population demography of the leopard mandarin fish (Siniperca scherzeri) in the Pearl River drainage[J]. Environ Biol Fish, 2022, 105(4): 477-486. doi: 10.1007/s10641-022-01247-3
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-07-20
  • 修回日期:  2022-08-17
  • 录用日期:  2022-09-08
  • 网络出版日期:  2022-09-23

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