發(fā)布時間：2020-08-25 00:55

【摘要】：小黃魚(Larimichthys polyactis)和日本鰻鱺(Anguilla japonica)是中國乃至東亞地區(qū)非常重要的海洋經(jīng)濟(jì)魚類,然而受全球氣候變化及過度捕撈等人類活動的影響,中國沿海的漁業(yè)資源正面臨全面衰退的嚴(yán)峻現(xiàn)狀,該兩種海洋魚類也不例外,尤其是日本鰻鱺已經(jīng)被世界自然保護(hù)聯(lián)盟紅色名錄收錄,狀態(tài)定為“瀕�！薄Ｈ后w遺傳學(xué)(population genetics)可以用來檢測物種的遺傳變異水平和群體遺傳結(jié)構(gòu),探討各種進(jìn)化因素的影響機(jī)制,以及闡明種群適應(yīng)環(huán)境的遺傳學(xué)機(jī)制,為漁業(yè)資源的管理和保護(hù)提供重要的理論依據(jù)。前期關(guān)于小黃魚和日本鰻鱺的群體遺傳學(xué)研究由于受到遺傳標(biāo)記種類及數(shù)目的限制,基于不同類型的遺傳標(biāo)記所獲得的研究結(jié)果存在一定的分歧甚至相互矛盾。因此,為了更好的保護(hù)和利用這兩種重要的海洋漁業(yè)資源,亟需通過更加精細(xì)的分子遺傳標(biāo)記對這兩種海洋魚類群體遺傳特征進(jìn)行解析。在本研究中,我們分別基于較高密度的微衛(wèi)星位點(diǎn)和基于簡化基因組測序技術(shù)(RAD-seq)篩選的全基因組層面的SNP位點(diǎn),對小黃魚和日本鰻鱺進(jìn)行了群體遺傳結(jié)構(gòu)和本地適應(yīng)性方面的研究。主要研究結(jié)果如下:1.采用磁珠富集法,成功構(gòu)建了小黃魚基因組微衛(wèi)星文庫,設(shè)計并篩選出17個具有穩(wěn)定多態(tài)性的微衛(wèi)星位點(diǎn)。對所篩選的微衛(wèi)星位點(diǎn)進(jìn)行多態(tài)性評價,結(jié)果顯示:17個微衛(wèi)星位點(diǎn)等位基因數(shù)目從4到21個不等,觀測雜合度范圍為0.4583-0.9167,期望雜合度范圍為0.7154-0.9566,所有位點(diǎn)經(jīng)Bonferroni校正后有2個位點(diǎn)顯著偏離哈溫平衡(Hardy-Weinberg Equilibrium),并且經(jīng)Micro-Checker軟件分析,結(jié)果顯示這2個微衛(wèi)星位點(diǎn)可能含有無效等位基因。17個位點(diǎn)之間,均不存在連鎖不平衡現(xiàn)象。2.通過15個多態(tài)性微衛(wèi)星位點(diǎn)對小黃魚四個地點(diǎn)不同采樣時間的樣品進(jìn)行群體遺傳分析發(fā)現(xiàn),小黃魚的群體遺傳多樣性在時間尺度上并沒有明顯的降低,等位基因豐富度也沒有明顯變化。但是,基于兩兩群體間的FST,主成分分析(PCo A),STRUCTURE群體聚類分析和分子方差分析(AMOVA)等對群體結(jié)構(gòu)解析時,首次檢測到了小黃魚群體在時間尺度上遺傳組成的顯著變化,該遺傳分化可能是受到遺傳漂變、過度捕撈或者環(huán)境因子突變的影響。3.利用15個多態(tài)性微衛(wèi)星位點(diǎn)分析了小黃魚15個地理群體的遺傳多樣性與種群遺傳結(jié)構(gòu)。15個微衛(wèi)星位點(diǎn)在15個小黃魚群體中均檢測到較高的多態(tài)性,通過中性位點(diǎn)的群體遺傳分析結(jié)果顯示,中國沿海的小黃魚并不存在明顯的遺傳分化,表明小黃魚群體間具有非常高的基因流,且不存在地理隔離模式和近期的瓶頸效應(yīng)。但是通過離散位點(diǎn)篩選方法篩選到一個適應(yīng)性位點(diǎn)(Lpol03),該位點(diǎn)可能與谷氨酸受體相關(guān)。通過該離散位點(diǎn)的分析,檢測到了高基因流下可能的本地適應(yīng)性信號,并且小黃魚群體間可能存在隱存的遺傳結(jié)構(gòu)。基于離散位點(diǎn)檢測到的遺傳結(jié)構(gòu),暗示了中國沿海的小黃魚可能存在兩個比較獨(dú)立的越冬群體,且具有多條可能的洄游路線。4.基于簡化基因組測序技術(shù)(RAD-seq)分析了采集自中國和日本沿海的日本鰻鱺11個自然地理群體的264個個體,所有個體經(jīng)過建庫測序共產(chǎn)生4,149,717,848原始數(shù)據(jù)(Raw reads),數(shù)據(jù)經(jīng)過過濾后與已發(fā)表的日本鰻鱺基因組草圖比對,應(yīng)用SAMTOOLS軟件共檢測到45,552,012個SNP位點(diǎn)。經(jīng)過嚴(yán)格質(zhì)量過濾,共保留37,700個SNP位點(diǎn)用于群體基因組學(xué)分析。基于保留的所有SNP位點(diǎn)分析結(jié)果顯示11個日本鰻鱺群體間遺傳分化水平很低(FST=0.002012),表明日本鰻鱺群體間具有很高的基因流。基于ADMIXTURE的遺傳結(jié)構(gòu)分析結(jié)果顯示,11個日本鰻鱺群體間并不存在顯著的遺傳結(jié)構(gòu),但是從DAPC聚類圖和NETVIEW遺傳關(guān)系網(wǎng)絡(luò)圖上能夠看出其中幾個群體中的部分個體存在一定的分化趨勢,可能是受到了遺傳漂變、洋流或產(chǎn)卵批次的影響。5.通過兩種基于FST值的篩選方法和一種基于等位基因頻率與環(huán)境因子關(guān)聯(lián)的方法,共篩選到355個離散位點(diǎn)(outliers),功能注釋顯示這些離散位點(diǎn)所在的基因主要與生長發(fā)育、細(xì)胞代謝、催化活性等細(xì)胞組成和生物過程相關(guān),顯示中國近海日本鰻鱺不同群體在單世代可檢測到一些與本地適應(yīng)性相關(guān)的信號。KEGG通路分析注釋到10條代謝通路,主要包括Wnt信號通路、卵母細(xì)胞減數(shù)分裂通路、心肌細(xì)胞中的腎上腺素通路、鈣離子信號通路、MAPK信號通路等。這些代謝通路參與了日本鰻鱺繁殖、發(fā)育、學(xué)習(xí)記憶、滲透壓調(diào)節(jié)等生命過程,可能與其對分布范圍內(nèi)不同環(huán)境因子(如水溫、鹽度等)的適應(yīng)相關(guān)。相關(guān)研究結(jié)果系統(tǒng)闡明了小黃魚和日本鰻鱺的種群遺傳特征和本地適應(yīng)性可能的遺傳機(jī)制,對于小黃魚和日本鰻鱺資源的合理保護(hù)和管理,以及深入了解海洋生物適應(yīng)環(huán)境的遺傳學(xué)機(jī)制具有重要的指導(dǎo)價值和科學(xué)意義。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院海洋研究所)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：S917.4
【圖文】：

圖 1-1 RAD-seq 技術(shù)流程圖（Baird et al. 2008）Figure 1-1 A basic schematic of RAD-seq1.2.4 種群基因組學(xué)在海洋魚類群體遺傳學(xué)中的應(yīng)用海洋生物由于具有群體數(shù)量大、分布范圍廣、基因交流頻繁且生存環(huán)境不存在明顯地理屏障等特點(diǎn)，為精確解析海洋生物群體間遺傳關(guān)系帶來了巨大的挑戰(zhàn)，而該研究領(lǐng)域也成為目前海洋生態(tài)學(xué)研究的熱點(diǎn)和重要內(nèi)容（Allendorf et al.，2010；Palsboll et al.，2007；Waples，1998）。在過去的幾年當(dāng)中，高通量測序技術(shù)的迅猛發(fā)展給生命科學(xué)領(lǐng)域帶來了前所未有的革新，使得從基因組水平上更有效便捷地獲取大量的遺傳信息成為可能，使眾多非模式生物的基因組信息得到進(jìn)一步發(fā)掘，為海洋生物種群基因組學(xué)研究開辟了新的途徑，亦成為種群基因組學(xué)領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛的研究手段（Ellegren，2014）。

本研究的技術(shù)路線.Figure1-1Technologyrouteofthisstudy

第二章 小黃魚微衛(wèi)星位點(diǎn)的分離及多態(tài)性位點(diǎn)的篩選P 軟件（Rousset，2008；Raymond and Rousset，1995）分析每偏離哈迪-溫伯格平衡（Hardy-Weinbergequilibrium,HWE）和衡（Linkage disequilibrium, LD）。果 酶切結(jié)果結(jié)束后進(jìn)行 1%瓊脂糖凝膠電泳，結(jié)果見圖 2-1。由電泳圖可見der 相比，小黃魚基因組 DNA 已經(jīng)被酶切完全。酶切片段長為 100 1500bp，表明酶切效果已經(jīng)達(dá)到構(gòu)建小黃魚微衛(wèi)星富

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2803060