海洋与湖沼  2016, Vol. 47 Issue (3): 549-556   PDF    
http://dx.doi.org/10.11693/hyhz20150500142
中国海洋湖沼学会主办。
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胡利莎, 张振, 马培振, 王海艳. 2016.
HU Li-Sha, ZHANG Zhen, MA Pei-Zhen, WANG Hai-Yan. 2016.
10个菲律宾蛤仔野生群体的遗传多样性研究
THE GENETIC DIVERSITY OF TEN WILD POPULATIONS OF RUDITAPES PHILIPPINARUM
海洋与湖沼, 47(3): 549-556
Oceanologia et Limnologia Sinica, 47(3): 549-556.
http://dx.doi.org/10.11693/hyhz20150500142

文章历史

收稿日期:2015-05-13
改回日期:2015-08-26
10个菲律宾蛤仔野生群体的遗传多样性研究
胡利莎1,2, 张振1, 马培振1,3, 王海艳1     
1. 中国科学院海洋研究所 青岛 266071;
2. 中国科学院大学 北京 100049;
3. 中国海洋大学 青岛 266003
摘要: 对我国沿海地区10个菲律宾蛤仔野生群体线粒体16S rRNA和COI基因部分序列进行测序,分别得到了长度为473bp和632bp的片段。结果表明,16S rRNA 193条序列A+T平均含量为66.6%,共检测到21个变异位点,193个个体具有22种单倍型;COI基因183条序列A+T平均含量为64.8%,共检测到126个变异位点,183个个体具有67种单倍型。基于群体间遗传距离利用Mega5.1软件构建10个群体的NJ 树,聚类结果表明,大连群体和荣成群体聚为一支,其余8个群体聚为一支。AMOVA分析表明,大连群体和荣成群体间分化不显著,而荣成、大连群体与其余8个群体间的分化达到极显著水平(P<0.01),说明我国沿海的菲律宾蛤仔野生群体存在一定的遗传分化。
关键词菲律宾蛤仔     COI基因     16SrRNA基因     遗传多样性    
THE GENETIC DIVERSITY OF TEN WILD POPULATIONS OF RUDITAPES PHILIPPINARUM
HU Li-Sha1,2, ZHANG Zhen1, MA Pei-Zhen1,3, WANG Hai-Yan1     
1. Institute of Oceanology, Chinese Academy of Sciences, Qingdao 266071, China;
2. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China;
3. Ocean University of China, Qingdao 266003, China
Abstract: Partial sequences of the mitochondrial 16S rRNA gene and COI gene of 10 Ruditapes philippinarum populations in China were sequenced, from which 473bp from 16S rRNA gene and 632bp from COI gene were obtained. The average contents of A+T (16S rRNA gene 66.6% and COI gene 64.8%) were significantly higher than those of G+C. In 16S rRNA gene fragment, 21 variation sites were detected and 22 haplotypes were defined. In COI gene fragment, 126 variation sites were detected and 67 haplotypes were defined. Based on the genetic distance among populations, the NJ phylogenetic trees were obtained. The trees display that Dalian and Rongcheng Populations are clustered in one clade, the rest 8 populations to another. AMOVA analysis showed that genetic differentiation between Dalian and Rongcheng Populations was not significant, while it is extremely significant among Dalian-Rongcheng Populations and the rest of eight populations(P<0.01), indicating certain genetic differentiation among different wild populations of R. philippinarum in China.
Key words: Ruditapes philippinarum     COI gene     16S rRNA gene     genetic diversity    

菲律宾蛤仔(Ruditapes philippinarum)属于软体动物门(Mollusca),双壳纲(Bivalvia),帘蛤目(Venerioda),帘蛤科(Veneridae),蛤仔属(Ruditapes)。菲律宾蛤仔分布于俄罗斯、日本、菲律宾和中国沿海,在我国河北、山东、浙江、福建、广东等省区沿海分布较广。菲律宾蛤仔生长迅速,适应性强,肉味鲜,是我国4大养殖贝类之一,具有较高的经济价值。近些年来,我国菲律宾蛤仔的人工养殖规模快速发展,异地引种养殖现象频繁出现,这一人类活动使菲律宾蛤仔野生群体间的遗传多样性结构受到了一定的影响,因此,研究我国菲律宾蛤仔的种群遗传学,不仅能够保护菲律宾蛤仔的种质资源,还能为菲律宾蛤仔养殖业的发展提供良好的生物学依据。

目前对菲律宾蛤仔种群遗传学已有较多研究。裴赢等(2006)采用RAPD分子标记技术分析了大连沿海6个菲律宾蛤仔种群的遗传多样性及其分布,结果表明该地区的菲律宾蛤仔种群具有较高的遗传多样性,且种群之间存在一定数量的遗传变异。葛京盈等(2008)研究表明大连、丹东、青岛和锦州4群体生化遗传特征上未见明显差异,且4个野生群体的遗传多样性属偏低水平。Bi等(2012)研究结果显示烟台和威海的菲律宾蛤仔无明显的种群结构,且具有较高的单倍型多样性。Ren等(2006)利用同工酶的方法、李旭光等(2009)采用聚丙稀酰胺同工酶技术对菲律宾蛤仔不同群体遗传特征进行了研究,认为中国沿海菲律宾蛤仔分化成南、北两大类群。Sekine等(2006)Mao等(2011)利用COI基因的研究也得出类似的结果。

结合前人的研究结果可以看出,关于北方菲律宾蛤仔的遗传多样性的研究结果各不相同。Ren等(2006)未对中国沿海南北两大类群的遗传多样性进行详细的分析。在此基础上本研究将结合COI和16S rRNA两种基因分析中国沿海菲律宾蛤仔的遗传多样性和系统进化关系,为菲律宾蛤仔种群的遗传结构特征以及生物资源保护提供更加准确的分子生物学信息。

1 材料与方法 1.1 材料与样品制备

实验所需样品分别从大连、荣成、连云港、霞浦、莆田、广州、阳江、湛江、钦州、儋州当地采集,每群体个体数量为12—23个,样品采集后立即用95%酒精固定,保存备用。图 1为样品采集地的分布。

图 1 菲律宾蛤仔样品分布图 Fig. 1 Map of sampling sites for R. philippinarum
1.2 DNA 的提取、扩增及测序

取菲律宾蛤仔闭壳肌肌肉约100mg充分剪碎,用TIANamp海洋动物DNA提取试剂盒(北京天根生物有限公司)提取全基因组。

线粒体COI基因扩增引物LCO1490(5-GGTCA ACAAATCATAAAGATATTGG-3)和HCO2198(5-A AACTTCAGGGTGACCAAAAAATCA-3)(Folmer et al,1994); 16S rRNA基因扩增引物16S rRNAar(5- CGCCTGTTTATCAAAAACAT-3)和16S rRNAbr(5-CCGGTCTGAACTCAGMTCAYG-3)(Anderson,2000),由上海桑尼生物科技有限公司合成。实验中PCR反应体系: 2μL 10×PCR buffer,1.5mM Mg2+,200μM dNTPs,1U Taq DNA polymerase,正、反向引物各0.4μM,2μL模板DNA溶液(10-100ng/μL),用超纯水补充至25μL。PCR扩增反应程序为: 预变性94°C 5min; 94°C 30s,48-52°C 1min,72°C 1min,循环30-35次; 总延伸72°C 10min。

PCR产物经1.5%-2.0%琼脂糖电泳凝胶纯化后送上海桑尼生物科技有限公司测序,COI基因测序引物用LCO1490,16S rRNA基因测序引物用16S rRNar。

1.3 数据分析

单倍型: Haplotype,指若干个决定同一性状的紧密连锁的基因构成的基因型,及一条染色体上SNP基因型的组合。

DNA序列结果由CLUSTAL X软件(Thompson et al,1997)采用默认参数对位,并进一步经人工校对。对位后将碱基序列输入DnaSP 5软件(Rozas et al,2003)统计单倍型,并统计单倍型在各采样点的分布情况,并对多态位点数、单倍型数、核苷酸多样性指数(Pi)、单倍型多样性指数(Hd)、平均核苷酸差异数(K)等遗传多样性参数进行计算; 采用Mega5.1(Tamura et al,2004)软件进行遗传距离计算和聚类分析,并构建NJ进化树。采用IBDWS(Jensen et al,2005)软件中的Mantel检测评估菲律宾蛤仔群体的遗传距离和地理距离的相关性。运用ARLEQUIN v3.5(Excoffier et al,2005)软件中的分子变异分析(AMOVA)方法估算遗传变异在群体内和群体间的分布,并计算群体间遗传分化系数(F-statistics,Fst)及其显著性(重复次数1000)。

2 结果 2.1 菲律宾蛤仔群体基因序列碱基组成

COI和16S rRNA基因序列通过BLAST 分析、比较确认,经CLUSTAL X同源排序,除去引物和部分端序列,分别得到长度为632bp和473bp的基因片段。利用Mega5.1软件计算菲律宾蛤仔群体COI和16S rRNA基因序列碱基组成,不同群体的各碱基组成基本一致,COI基因T、C、A、G、A+T和G+C的平均含量分别为41.4%,12.8%,23.4%,22.3%,64.8%,35.2%,AT含量明显高于GC含量。16S rRNA基因T、C、A、G、A+T和G+C的平均含量分别为33.0%,10.6%,33.6%,22.8%,66.6%,33.4%,AT含量亦明显高于GC含量。

2.2 菲律宾蛤仔群体遗传多样性分析

利用DnaSP 5软件计算群体遗传多样性参数,结果见表 1表 2。根据COI基因序列计算遗传多样性参数,在183个菲律宾蛤仔个体中,共检测到67个单倍型,且每个群体都具有各自的单倍型。群体特有单倍型50个,占单倍型总数的74.63%; 共享单倍型17个,占单倍型总数的25.37%,其中共享单倍型Hap_4的个体数最多31个,占总个体数的16.94%,共享单倍型Hap_4在除大连群体和荣成群体外的8个群体中均有分布,而Hap_16分布在大连群体和荣成群体中。COI基因共检测到126个核苷酸多态位点,包括83个单突变位点,43个简约信息位点,总群体的平均核苷酸差异数为6.35447,核苷酸多样性指数为0.01005。其中荣成群体遗传多样性参数较高,莆田群体遗传多样性参数较低。

表 1 基于COI基因序列片段的10个菲律宾蛤仔群体的遗传多样性参数 Tab. 1 Genetic diversity parameters of partial COI gene in 10 populations of R. philippinarum
群体 样本 数目 单倍型类型(数目) 单倍 型数h 多态 位点S 单倍型 多样性Hd 平均核苷酸 差异数K 核苷酸多样 性指数Pi
钦州 12 Hap_1(1),Hap_2(1),Hap_3(2),Hap_4(4),Hap_9(1), Hap_21(1),Hap_22(1),Hap_23(1) 8 36 0.89394 7.28788 0.01153
儋州 15 Hap_3(1),Hap_4(2),Hap_5(1),Hap_6(1),Hap_7(2), Hap_8(1),Hap_9(2),Hap_10(1),Hap_11(1), Hap_26(1),Hap_27(1),Hap_28(1) 12 21 0.97143 4.95238 0.00784
连云港 20 Hap_3(2),Hap_4(2),Hap_7(2),Hap_9(2),Hap_12(1), Hap_13(1),Hap_14(1),Hap_15(1),Hap_29(6), Hap_30(1),Hap_31(1) 11 39 0.90000 6.69474 0.01059
荣成 13 Hap_3(1),Hap_7(3),Hap_16(1),Hap_17(1), Hap_18(1),Hap_19(2),Hap_20(2),Hap_24(1), Hap_25(1) 9 36 0.93590 8.70513 0.01377
霞浦 20 Hap_4(7),Hap_9(2),Hap_22(1),Hap_32(1), Hap_33(2),Hap_34(1),Hap_35(1),Hap_36(1), Hap_37(1),Hap_38(1),Hap_39(1),Hap_40(1) 12 14 0.87895 3.62632 0.00574
大连 22 Hap_7(2),Hap_9(2),Hap_16(4),Hap_19(2), Hap_20(4),Hap_41(1),Hap_42(2),Hap_43(1), Hap_44(1),Hap_45(1),Hap_46(1),Hap_47(1) 12 23 0.93074 5.35065 0.00847
莆田 18 Hap_3(4),Hap_4(4),Hap_7(1),Hap_9(2),Hap_34(1), Hap_48(2),Hap_49(1),Hap_50(1),Hap_51(1), Hap_52(1) 10 16 0.90850 3.19608 0.00506
湛江 19 Hap_4(5),Hap_5(1),Hap_9(3),Hap_32(3), Hap_53(1),Hap_54(1),Hap_55(2),Hap_56(1), Hap_57(1),Hap_58(1) 10 15 0.90058 3.85380 0.00610
广州 22 Hap_3(3),Hap_4(3),Hap_7(2),Hap_9(4),Hap_14(1), Hap_19(1),Hap_20(1),Hap_47(1),Hap_54(1), Hap_55(1),Hap_59(1),Hap_60(1),Hap_61(1), Hap_62(1) 14 26 0.94372 5.41558 0.00857
阳江 22 Hap_3(4),Hap_4(4),Hap_9(4),Hap_22(1), Hap_34(1),Hap_48(1),Hap_55(1),Hap_61(1), Hap_63(1),Hap_64(1),Hap_65(1),Hap_66(1), Hap_67(1) 13 18 0.92208 3.73593 0.00591
总数 183 67(183) 67 126 0.941 6.35447 0.01005

表 2 基于16S rRNA基因序列片段的10个菲律宾蛤仔群体的遗传多样性参数 Tab. 2 enetic diversity parameters of partial 16S rRNA gene in 10 populations of R. philippinarum
群体 样本数目 单倍型类型(数目) 单倍型数 h 多态位点S 单倍型多样性 Hd 平均核苷酸 差异数K 核苷酸多样 性指数Pi
钦州 14 Hap_1(13),Hap_8(1) 2 1 0.14286 0.14286 0.00030
儋州 16 Hap_1(13),Hap_2(1),Hap_3(1),Hap_9(1) 4 3 0.35000 0.37500 0.00079
连云港 20 Hap_1(11),Hap_4(1),Hap_10(6),Hap_11(1),Hap_12(1) 5 4 0.63158 0.74211 0.00157
荣成 13 Hap_1(4),Hap_5(1),Hap_6(1),Hap_7(7) 4 5 0.65385 1.38462 0.00293
霞浦 20 Hap_1(20) 1 0 0.00000 0.00000 0.00000
大连 23 Hap_1(8),Hap_7(12),Hap_13(1),Hap_14(1),Hap_15(1) 5 6 0.62846 1.29644 0.00274
莆田 22 Hap_1(18),Hap_11(1),Hap_16(1),Hap_17(1),Hap_18(1) 5 4 0.33766 0.36364 0.00077
湛江 21 Hap_1(17),Hap_8(1),Hap_11(1),Hap_19(1),Hap_20(1) 5 4 0.35238 0.38095 0.00081
广州 22 Hap_1(17),Hap_7(2),Hap_8(1),Hap_18(1),Hap_21(1) 5 5 0.40693 0.76623 0.00162
阳江 22 Hap_1(17),Hap_16(1),Hap_18(3),Hap_22(1) 4 4 0.39827 0.51948 0.00110
总数 193 22(193) 22 21 0.47674 0.86161 0.00182

根据16S rRNA 基因序列计算遗传多样性参数,在193个菲律宾蛤仔个体中,共检测到了22个单倍型,群体特有单倍型15个,占单倍型总数的68.18%,共享单倍型7个,占单倍型总数的31.82%,其中共享单倍型Hap_1个体数最多138,占总个体数的71.50%,在10个群体中均有分布。共检测到21个核苷酸多态位点,包括14个单突变位点,7个简约信息位点,总群体的平均核苷酸差异数为0.86161,核苷酸多样性指数为0.00182。其中荣成和大连群体遗传多样性参数普遍高于其余群体,而霞浦群体因只有一种单倍型其遗传多样性参数为零。

2.3 菲律宾蛤仔群体的遗传距离和聚类分析

利用Mega5.1所计算的群体内、群体间遗传距离如表 34所示。基于COI基因的计算结果: 荣成群体内遗传距离最高为0.014052,而莆田群体内遗传距离最低为0.005089,说明荣成群体遗传多样性最高,莆田群体遗传多样性较低; 群体间遗传距离在0.005—0.021,其中荣成群体和大连群体与其他群体的遗传距离均较高; 荣成与其他群体间遗传距离中与钦州群体的最高,与大连群体的最低; 钦州和广州、儋州、连云港、霞浦、莆田、湛江、阳江8个群体两两间的遗传距离均低于与荣成和大连之间的遗传距离。基于16S rRNA基因计算的结果: 荣成群体内遗传距离最高为0.002938,而霞浦群体内遗传距离最低为0,说明荣成群体遗传多样性最高,霞浦群体遗传多样性较低; 群体间遗传距离在0.000151—0.004378,其中荣成群体和大连群体与其他群体的遗传距离均较高; 荣成与其他群体间遗传距离中与连云港群体的最高,与大连群体的最低; 钦州和广州、儋州、连云港、霞浦、莆田、湛江、阳江8个群体两两间的遗传距离均低于与荣成和大连之间的遗传距离。

表 3 基于COI基因序列片段的菲律宾蛤仔群体间遗传距离(对角线下),群体内遗传距离(粗线显示)和群体间分化系数(对角线上) Tab. 3 Genetic distances between populations(below the diagonal),genetic distances within populations(in bold values)and pairwise Fst(above the diagonal)of 10 populations of R. philippinarum based on partial COI gene
钦州 儋州 连云港 荣成 霞浦 大连 莆田 湛江 广州 阳江
钦州 0.011749 0.10481 0.02843 0.37420** 0.00203 0.43071** -0.01324 -0.00747 0.10856 0.01666
儋州 0.011 0.007899 0.05122 0.31532** 0.13943 0.34254** 0.13886 0.09613 -0.01732 0.03585
连云港 0.012 0.010 0.010818 0.33851** 0.05311 0.37474** 0.02474 0.02901 0.05459 0.00976
荣成 0.021 0.016 0.019 0.014052 0.45323** -0.01646 0.46098** 0.44077** 0.23965** 0.41443**
霞浦 0.009 0.008 0.009 0.017 0.005778 0.48772** -0.01522 -0.00931 0.12840** 0.03466
大连 0.017 0.013 0.015 0.011 0.014 0.008556 0.49684** 0.47354** 0.24916** 0.43617**
莆田 0.008 0.008 0.008 0.017 0.005 0.014 0.005089 -0.03146 0.12155 -0.00119
湛江 0.009 0.008 0.009 0.017 0.006 0.014 0.005 0.006139 0.09637 -0.00704
广州 0.011 0.008 0.010 0.015 0.008 0.011 0.008 0.008 0.008656 0.03710
阳江 0.009 0.007 0.008 0.016 0.006 0.013 0.006 0.006 0.008 0.005951
*表示差异显著(P<0.05),**表示差异极显著(P<0.01)

表 4 基于16S rRNA基因序列片段的菲律宾蛤仔群体间遗传距离(对角线下),群体内遗传距离(粗线显示)和群体间分化系数(对角线上) Tab. 4 Genetic distances between populations(below the diagonal),genetic distances within populations(in bold values)and pairwise Fst (above the diagonal)of 10 populations of R. philippinarum based on partial 16S rRNA gene
钦州 儋州 连云港 荣成 霞浦 大连 莆田 湛江 广州 阳江
钦州 0.000303 -0.00403 0.12667 0.55636* * 0.02648 0.48188* * -0.01068 -0.03505 0.02068 0.02074
儋州 0.000549 0.000795 0.11662 0.51860* * 0.01437 0.45813* * 0.00027 -0.00012 0.02272 0.02489
连云港 0.001105 0.001351 0.001573 0.50408* * 0.17544 0.46599* * 0.12168* * 0.11817 0.12199* * 0.12327* *
荣成 0.003580 0.003735 0.004378 0.002938 0.63743* * -0.04027 0.56113* * 0.55335* * 0.36975* * 0.53251* *
霞浦 0.000151 0.000397 0.000953 0.003428 0.000000 0.54274* * -0.00446 -0.00239 0.05672 0.04139
大连 0.003275 0.003449 0.004094 0.002732 0.003137 0.002750 0.49647* * 0.48915* * 0.32335* * 0.47875* *
莆田 0.000537 0.000783 0.001330 0.003816 0.000385 0.003524 0.000771 -0.01172 0.03722 -0.01769
湛江 0.000541 0.000801 0.001348 0.003834 0.000404 0.003533 0.000780 0.000807 0.03539 0.01847
广州 0.001006 0.001247 0.001822 0.003496 0.000868 0.003242 0.001245 0.001263 0.001626 0.03968
阳江 0.000730 0.000976 0.001523 0.004010 0.000578 0.003718 0.000920 0.000973 0.001421 0.001102
*表示差异显著(P<0.05),**表示差异极显著(P<0.01)

利用Mega5.1软件中的NJ法对菲律宾蛤仔10个群体进行系统树的构建,群体之间的系统聚类图如图 23所示,从图中可以看出,基于COI基因和16S rRNA基因构建的NJ树均分为两大支,大连、荣成群体聚为一支,其余8个群体聚为一支。

图 2 基于COI基因菲律宾蛤仔10个群体的NJ树 Fig. 2 NJ tree based on the COI gene of 10 populations of R. philippinarum

图 3 基于16S rRNA基因菲律宾蛤仔10个群体的NJ树 Fig. 3 NJ tree based on the 16S rRNA of 10 populations of R.philippinarum

对菲律宾蛤仔10个群体进行地理距离和遗传距离的Mantel测试,发现菲律宾蛤仔群体的遗传距离与地理距离之间不存在明显的线性关系(COI基因: R=0.5430,P=0.9874; 16S rRNA基因: R=0.6395,P=0.9956)(图 4图 5)。

图 4 菲律宾蛤仔COI基因的遗传距离模式(IBD)分析 Fig. 4 IBD analysis based on COI gene of R. philippinarum

图 5 菲律宾蛤仔16S rRNA基因的遗传距离模式(IBD)分析 Fig. 5 IBD analysis based on the 16S rRNAof R. philippinarum
2.4 菲律宾蛤仔群体的遗传分化

运用ARLEQUIN v3.5计算的群体间遗传分化系数(Fst)及其显著性如表 3表 4所示。由表 3可看出,基于COI基因所得出的10个群体间的遗传分化指数在-0.03146—0.49684之间,其中湛江与莆田之间的遗传分化系数最小,大连与莆田之间的遗传分化系数最大。群体间两两比对的组中,18个组间的遗传分化表现为差异不显著(P>0.05),10个组表现为显著差异(P<0.05),17个组表现为极显著差异(P<0.01),除大连和荣成群体外的其他群体相互之间均未达到分化极显著(除霞浦与广州群体间的遗传分化极显著外)。由表 4可看出,基于16S rRNA基因所得出的10个群体间的遗传分化指数在-0.04027—0.63743之间,其中荣成与霞浦之间的遗传分化指数最大,荣成与大连之间的遗传分化指数最小。群体间两两比对的组中, 22个组间的Fst值统计检验结果为差异不显著(P>0.05),4个组为差异显著(P<0.05),19个组表现为差异极显著(P<0.01),连云港群体与钦州、儋州、霞浦、湛江群体间的遗传分化显著,与其余群体极显著; 结合COI基因和16S rRNA基因总体来看,荣成群体除与大连群体间的遗传分化差异不显著外,与其他群体间的遗传分化均为极显著,并且大连群体也是除与荣成群体间的遗传分化不显著外,与其他群体间的遗传分化均为极显著; 群体间遗传分化显著或者是极显著的均出现在荣成群体、大连群体、连云港群体与其他群体之间。按照NJ树的分组,将荣成群体和大连群体分为一组,其余8个群体分为一组进行Fst分析,结果显示基于COI基因和16S rRNA基因组群间的遗传分化指数分别为0.05615,差异极显著(P<0.01)和0.37253,差异极显著(P<0.01)。

对菲律宾蛤仔10个群体进行AMOVA分析(如表 56)表明,基于COI基因群体内遗传变异为78.17%,群体间的遗传变异为21.83%,基于16S rRNA基因群体内遗传变异为66.86%,群体间的遗传变异为33.14%,说明菲律宾蛤仔群体遗传分化主要表现为群体内分化,群体内部遗传多态性较高,而在Fst分析中,一般认为0<Fst<0.05表示群体间无显著分化,0.05<Fst<0.15表示群体间的分化程度中等,0.15<Fst<0.25表示群体间的分化程度较大,Fst>0.25表示群体间的分化程度极大,基于COI基因和16S rRNA基因菲律宾蛤仔群体总的遗传分化指数分别为0.21828和0.33143,说明菲律宾蛤仔群体间存在较大的遗传分化。

表 5 基于COI基因序列片段的菲律宾蛤仔群体遗传变异的AMOVA分析 Tab. 5 Results of hierarchical AMOVA based on the partial COI sequences of 10 populations of R. philippinarum
变异来源 自由度 方差总和 变异组分 变异贡献率(%)
群体间 9 139.102 0.70883 Va 21.83
群体内 173 439.154 2.53846 Vb 78.17
总计 182 578.257 3.24730 100
总的遗传分化指数(Fst): 0.21828

表 6 基于16S rRNA基因序列片段的菲律宾蛤仔群体遗传变异的AMOVA分析 Tab. 6 Results of hierarchical AMOVA analysis based on the partial 16S rRNA sequences of the ten populations of R. philippinarum
变异来源 自由度 方差总和 变异组分 变异贡献率(%)
群体间 9 28.228 0.14760 Va 33.14
群体内 183 54.487 0.29775 Vb 66.86
总计 192 82.715 0.44535 100
总的遗传分化指数(Fst): 0.33143
3 讨论

线粒体基因是群体遗传学和进化生物学研究中的重要分子标记。线粒体基因上的不同片段具有不同的解析能力,即使是同一基因在不同的物种间的解析能力也是不同的。一般而言,16S rRNA和COI基因在同一种群中变异程度较低,但在不同的种群之间16S rRNA基因较COI基因具有明显的保守性。本研究中菲律宾蛤仔10个群体16S rRNA和COI基因片段检测到的多态位点数分别为126和21,核苷酸多样性指数(Pi)分别为0.01005和0.00182,此结果说明菲律宾蛤仔的不同的群体之间16S rRNA基因较COI基因具有明显的保守性。

3.1 菲律宾蛤仔16S rRNACOI基因的碱基组成和遗传多样性

本研究得到的10个菲律宾蛤仔群体的COI和16S rRNA两个基因片段各碱基组成基本一致,A+T平均含量分别为64.8%、66.6%,G+C平均含量35.2%、33.4%,所有群体的A+T含量均显著高于G+C含量,这与其他贝类如文蛤属(文蛤、丽文蛤等)、泥蚶、太平洋牡蛎等线粒体基因的碱基组成相一致(Kong et al,2001; 潘宝平等,2006; 郑文娟等,2009)。

菲律宾蛤仔10个群体16S rRNA和COI基因片段单倍型多样性(Hd)分别为0.47674和0.941,核苷酸多样性指数(Pi)分别为0.00182和0.01005,与相近物种相比: 例如栉孔扇贝(Chlamys farreri)(刘亚军等,2002)、泥蚶(Tegillarca granosa)(郑文娟等,2009)、光滑河篮(Potamocorbula laevis)(孙超等,2013)、黑龙江河篮蛤(Potamocorbula amurensis)(孙超,2013)、栉江珧(Atrina pectinta)(严加坤等,2013)、厚壳贻贝(Mytilis coruscus)(杨振雄等,2014),表明我国沿海菲律宾蛤仔遗传多样性相对比较丰富,大连群体遗传多样性较高,裴赢等(2006)的研究结果也表明大连群体具有较高的遗传多样性。

3.2 菲律宾蛤仔的遗传距离和遗传分化

菲律宾蛤仔遗传参数Fst的AMOVA分析表明: 菲律宾蛤仔的遗传分化主要来自群体内(COI基因群体内变异贡献率为78.17%,16S rRNA群体内变异贡献率为66.86%),说明群体内的遗传多态性较高; 另外,依据各个群体间的Fst分析,荣成和大连群体间分化不显著,而荣成、大连群体与其余8个群体间分化达到极显著水平(P<0.01)。根据遗传距离和遗传树的构建将菲律宾蛤仔10个群体分为两组: 荣成群体和大连群体为一组,其余8群体为一组,基于两组进行的分析表明: 两组群间的遗传分化极显著,因此可将我国沿海的菲律宾蛤仔分为南北两个类群,Ren等(2006)李旭光等(2009)的研究结果也将我国沿海菲律宾蛤仔群体分为南北两个类群。

群体之间的遗传距离能反映群体间的亲缘关系。本研究结果表明荣成群体和大连群体与其他群体的遗传距离较远,而其他群体间遗传距离较近,所以荣成群体和大连群体亲缘关系较近,其他8群体亲缘关系较近。亲缘关系的远近一般与地理位置远近一致,本研究中遗传距离与地理距离没有明显的相关性。如连云港群体没有与地理位置较近的荣成群体聚在一起,反而与地理位置较远的南方群体聚在一起,可能是越来越多的南方菲律宾蛤仔苗种被引入北方养殖,使得连云港本地的野生群体的遗传组成受到了影响,从而与南方种群结构越来越接近,亲缘关系也越来越近; 也可能受沿岸流和暖流的影响,使连云港以北和以南的基因交流受到了限制,从而使南北群体产生了遗传分化。

Liu等(2007)研究结果表明异地购苗增养殖对菲律宾蛤仔野生群体的遗传结构产生了一定的影响,所以青岛群体与厦门群体的遗传相似度较高。但是本研究中大连群体和荣成群体具有较高的遗传相似度,而其余8群体具有较高的遗传相似度,明显形成两大类群。虽然北方在养殖过程中很大一部分苗种引自南方,但大连群体和荣成群体与南方种群未显示出高的遗传相似度,说明大连和荣成的野生群体结构未被影响,而其余8群体的遗传结构在一定程度上受到了苗种异地放养的影响。Kim等(2015)应用5个PNA探针很好地区别出了韩国当地菲律宾蛤仔和引自大连的菲律宾蛤仔。因此在本研究基础上,如果能够应用Kim等(2015)的方法进一步对遗传结构受到苗种异地放养影响的群体进行研究,确定这些群体受苗种异地放养影响的程度,将为菲律宾蛤仔的种群结构研究提供更为有力的数据支撑。

4 结论

我国沿海菲律宾蛤仔种群具有相对较高的遗传多样性,并且以连云港为界分为南北两大类群,其中北方种群生物多样性高于南方种群,本研究为菲律宾蛤仔的养殖和生物资源保护提供了生物学参考依据。至2014年,10m等深线以内的浅海基本都被开发用于贝类的养殖,而菲律宾蛤仔已成为浅海养殖第一大品种(车向庆等,2015),作为具有经济价值的物种,为保证其生物多样性,防止种质退化,在养殖过程中要针对南北两大类群特点进行合理有效的保护。

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