南海广布种澄黄滨珊瑚和低纬度优势种疣状杯形珊瑚的群体遗传学研究

来源 :广西大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:YISHUIXIAOFENG2501
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群体遗传多样性和遗传结构是评估珊瑚的环境适应能力的重要指标。本文以南海广布种块状澄黄滨珊瑚(Porites lutea)和低纬度优势种枝状疣状杯型珊瑚(Pocillopora verrucosa)为研究对象,通过两种核标记(ITS和β-tubulin)和微卫星标记,探讨这两种珊瑚在南海大空间尺度的群体遗传多样性和遗传结构。本研究共分析了687个珊瑚样品,包括从南沙群岛(三角礁、华阳礁、仙娥礁和信义礁)、中沙群岛(黄岩岛)、西沙群岛(北礁、七连屿、永兴岛、东岛、玉琢礁、华光礁、盘石屿和浪花礁)、海南岛(大洲岛、鹿回头、西岛、蜈支洲岛和西排)、涠洲岛、大亚湾(小辣甲和杨梅坑)采集的澄黄滨珊瑚368个和疣状杯型珊瑚319个,采样时间从2015年5月到2019年6月。具体探讨的科学问题包括:1)南海澄黄滨珊瑚遗传多样性和遗传结构,包括遗传分化、基因流与种群动态;2)南海疣状杯型珊瑚遗传多样性和遗传结构,包括遗传分化、基因流与种群动态;3)南海已发表的代表性珊瑚群体遗传学结果的相似性与差异性;4)海面温度、地理距离、叶绿素a和海水浊度等因素与南海珊瑚群体遗传分化的关系。本研究共获得澄黄滨珊瑚ITS序列368条和β-tub序列169条,获得疣状杯型珊瑚ITS序列250条、β-tub序列239条以及12个微卫星位点数据。使用MEGA、Dna SP、Arlequin、MIGRATE、NETWORK、Gen Al Ex、Genepop等软件进行数据分析。主要结果和结论如下:1.南海的澄黄滨珊瑚群体属于一个大的集合种群;处于南海北部边缘的大亚湾群体存在低遗传多样性、高遗传分化的情况;相比其他区域的澄黄滨珊瑚群体,大亚湾群体遗传结构相对不稳定,更容易受到人类活动的影响;海面温度主导了南海澄黄滨珊瑚的遗传结构。南海澄黄滨珊瑚的遗传多样性与遗传结构具体研究结果如下:1)南海澄黄滨珊瑚的遗传多样性很高,大亚湾相对较低;2)南海澄黄滨珊瑚种群在最近几代出现了瓶颈效应,可能是近几十年珊瑚群落的总体退化造成的;3)单倍型网络分析发现南海的澄黄滨珊瑚种群属于单系发生;4)南海澄黄滨珊瑚群落中存在大尺度(约1500公里)的遗传同质性,可能是由于它们排卵型的繁殖方式,以及历史上种群大小随着冰期间冰期的周期性波动和末次冰期后种群的扩张所致;5)大亚湾与南海其他区域的澄黄滨珊瑚种群存在高度遗传分化,可能从遗传学角度反映大亚湾澄黄滨珊瑚更能适应冬季低温;6)除大亚湾与台湾之间的基因流较小外,南海其他邻近的澄黄滨珊瑚种群间存在较大的基因流(Nm>100),整个南海存在由南向北不对称的基因流,可能是全球变暖导致珊瑚种群北迁的反映;7)海面温度主导了南海澄黄滨珊瑚的遗传结构,地理距离对遗传分化的影响相对较小。2.南海的疣状杯形珊瑚群体遗传多样性较高,该群体在全球变暖背景下具有一定的遗传潜力,但是群体间的强遗传分化增加了局部退化的风险,特别是西沙永兴岛和七连屿群体;海面温度主导了南海疣状杯型珊瑚的遗传结构。疣状杯形珊瑚的遗传多样性与遗传结构具体研究结果如下:1)南海疣状杯形珊瑚具有中等程度的遗传多样性,其中海南大洲岛和西沙永兴岛的相对较低;2)南海疣状杯形珊瑚种群在最近几代出现了瓶颈效应;3)单倍型网络分析发现南海的疣状杯形珊瑚属于两系发生,可能与更新世冰期导致的地理隔离有关;4)AMOVA和FST成对分析结果显示群体间高度遗传分化,使用β-tub计算的ΦST=0.3375,近半数成对FST值(21/45)大于0.25,排幼型的繁殖方式是导致疣状杯形珊瑚群体间高度遗传分化的重要原因;5)西沙永兴岛和七连屿可能受到人类活动和敌害生物爆发的影响,与同为西沙海域的其他群体分化显著;6)除了西沙群岛部分群体(七连屿、盘石屿、玉涿礁)外,南海疣状杯形珊瑚各地理群体相互之间的基因流较小(Nm<100);7)Mantel test检验结果表明,疣状杯形珊瑚群体间的遗传分化与平均海面温度、海面温度变异度均呈显著正相关关系,与距离、叶绿素a和浊度等不相关。3.通过比较南海澄黄滨珊瑚、疣状杯型珊瑚和盾形陀螺珊瑚三种已知的代表性珊瑚的遗传学特征,得出以下几点结论:1)相对高纬度的边缘群体,均具有较低的遗传多样性和较高的遗传分化;2)海面温度是影响南海珊瑚群体遗传结构的主要因素;3)在整个南海大空间尺度下,地理距离和繁殖方式对南海不同种珊瑚遗传结构的影响各不相同;4)较强的人类活动或敌害生物的爆发等局部因素影响了个别群体,使其成为遗传上较为特殊的群体;5)从遗传学结果出发,建议对南海造礁珊瑚的保护优先次序应为相对高纬度的优势种盾形陀螺珊瑚、低纬度退化速度较快的枝状优势种疣状杯型珊瑚、广布型块状澄黄滨珊瑚。
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