中国东南沿海等边浅蛤线粒体全基因组、谱系地理学及景观遗传学研究

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等边浅蛤(Macridiscus multifarius),隶属于软体动物门(Mollusca)、双壳纲(Bivalvia)、帘蛤目(Veneroida)、帘蛤科(Veneridae)、浅蛤属(Macridiscus)。具有较高的食用及经济价值,是我国沿海重要经济贝类。但近年来随着全球气候变化、海洋污染加剧、过度捕捞等原因导致其资源量下降。本研究利用线粒体全基因组序列分析等边浅蛤在帘蛤科中的进化地位,期望为帘蛤科研究积累分子数据。同时采用线粒体16S rRNA基因、Cytb基因以及COX3基因对我国沿海7个等边浅蛤群体的遗传多样性及遗传结构进行分析,并结合环境因子分析其种群海洋景观遗传特性。进一步为等边浅蛤资源保护与开发利用,贝类养殖过程中优质亲贝的选择以及对短浮游期贝类遗传结构研究提供一些基础科学数据。研究结果如下:1.本研究通过二代高通量测序获得了等边浅蛤的线粒体基全因组序列,呈现环状闭合的双链DNA结构。包含13个在重链编码的蛋白质编码基因、22个tRNA基因及2个rRNA基因。线粒体基因组及蛋白质编码基因均具有AT偏好性。包括等边浅蛤在内的16个帘蛤科物种的CDS区及一个缢蛏作为外群构建的系统进化树结果显示:等边浅蛤亲缘关系最近的为菲律宾蛤仔,其次是巴菲蛤属,再次是镜蛤属,而文蛤属物种与青蛤及紫石房蛤亲缘关系更近。2.本研究以16S rRNA、Cytb、COX3基因作为分子标记分析了等边浅蛤遗传多样性与遗传结构。结果显示,以16S rRNA基因作为分子标记共获得194条长度为722bp的16S rRNA序列,检测到28个单倍型,24个变异位点,单倍型多样性(Hd)为0.7698,核苷酸多样性(Pi)为0.00206。以Cytb基因作为分子标记共获得199条长度为746bp的Cytb序列,检测到32个单倍型,18个变异位点,单倍型多样性(Hd)为0.90132,核苷酸多样性(Pi)为0.00520。以COX3基因作为分子标记共获得203条长度为461bp的COX3序列,检测到22个单倍型,10个变异位点,单倍型多样性(Hd)为0.73775,核苷酸多样性(Pi)为0.00444。总体展现了中等偏高水平的单倍型多样性,及较低水平的核苷酸多样性。遗传分化系数(FST)、STRUCTURE、单倍型网络图(Network)均显示等边浅蛤七个群体主要分为2个谱系,其中南海群体北海(BH)与防城港(FCG)为一个谱系,东海群体漳浦(ZP)、长乐(CL)、马站(MZ)、南麂(NJ)、舟山(ZS)为一个谱系,谱系的形成主要受更新世冰期影响。三个分子标记的AMOVA分析结果一致显示变异更多在种群内发生,中性检测结果符合中性进化。三个分子标记结果不完全相同,经过对比发现Cytb基因作为分子标记更为灵敏,结果也更为可信。3.基于三个分子标记分别对五种环境因子:平均气温(SKT)、总降水(TOP)、平均海平面气压(SLP)、地表净太阳辐射(SSR)、盐度(S)、日照时数(SUND)与等边浅蛤的单倍型分布进行CCA分析、与群体分布进行PCA分析。结果显示,温度与降水为影响单倍型及群体分布的主要因素。幼虫分布模拟结果与谱系地理学结果一致,等边浅蛤的遗传结构的形成主要受群体所处的地理环境、洋流及浮游幼虫期特性影响,地理环境及洋流通过影响等边浅蛤在浮游幼虫期的扩散从而影响其遗传结构的形成。综合以上实验结果,等边浅蛤在帘蛤科内与菲律宾蛤仔亲缘关系最近,线粒体基因组具有AT偏好性。等边浅蛤在种内呈现了中等偏上的遗传多样性水平。主要分化为两个谱系,南海群体FCG、BH为一个谱系,东海群体ZS、NJ、CL、MZ、ZP为一个谱系,谱系结构的形成与更新世冰期、东海南海的近岸洋流、地理环境及浮游幼虫期短有关。六种环境因子中,温度及降水对单倍型及群体分布影响最大,在高温高降水地区更易产生某种单倍型。本研究对等边浅蛤的种质资源保护及贝类养殖提供了重要的参考价值。
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