【作者】 曾泰
【关键词】 mtDNA基因组 放逸短沟蜷 鄱阳湖流域 COI 遗传结构
【导师姓名】李绍波;金斌松
【学位名称】硕士
【学位年度】2014
【授予单位】南昌大学
【分类号】 Q953
【录入时间】2017-05-14
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【摘要】放逸短沟蜷（Semisulcospira libertina）隶属于软体动物门（Mollusca），腹足纲（Gastrapoda），前鳃亚纲（Prosobranchia），新进腹足超目（Caenogastropoda），蟹守螺超科（Cerithioidea），短沟蜷科（Semisulcospiridae），短沟蜷属（Semisulcospira），在鄱阳湖流域广泛分布。然而，由于鄱阳湖流域水利工程的建设、围垦、采砂等人类活动的干扰，鄱阳湖流域的淡水贝类生物多样性面临严重威胁，淡水贝类物种丰富度显著减少，而放逸短沟蜷主要栖息于山岳丘陵地带的清澈溪流中，扩散能力弱，对鄱阳湖流域环境变化比较敏感。因此，本研究以放逸短沟蜷为研究对象，采用线粒体细胞色素氧化酶亚基I（cytochrome oxidasesubunit I，COI）序列片段作为分子标记，通过对鄱阳湖流域五河水系不同群体线粒体COI序列片段的分析，探讨不同水系放逸短沟蜷群体遗传多样性水平及遗传分化状况，以期为鄱阳湖流域淡水贝类资源的保护和合理利用提供参考。另外，本研究还测定了放逸短沟蜷mtDNA基因组全序列，以期为放逸短沟蜷的群体遗传学研究和蟹守螺超科mtDNA基因组全序列的获得提供更多的分子标记。同时，通过与蟹守螺超科及Hypsogastropoda亚目共同祖先（common ancestor）mtDNA基因组全序列进行基因排列比较分析，有助于蟹守螺超科系统发育地位和关系不明确的分支系统树的重新构建及新进腹足超目mtDNA基因组基因重排进化的研究。主要结果如下：1.鄱阳湖流域放逸短沟蜷群体遗传多样性和遗传分化通过扩增鄱阳湖流域5个放逸短沟蜷群体共134个个体的COI基因序列片段，获得625bp同源片段，其中包含92个变异位点。共检测出24种单倍型，其中3个为共享单倍型，其它21个单倍型都是每个群体所特有的，占单倍型总数的86.36%。总体遗传多样性处于中等水平(Hd=0.729±0.041， π=0.02379±0.00677)，但赣江与抚河群体遗传多样性均很低（赣江群体: π=0.00358±0.00305;抚河群体: π=0.00510±0.00203）。中性检验及Mismatch分析结果表明赣江与抚河群体近期经历过种群扩张，推测赣江与抚河群体历史上经历过“瓶颈效应”，之后由一个较小的有效种群通过“奠基者效应”逐渐扩张形成现在的种群，从而导致赣江与抚河群体遗传多样性的降低。AMOVA分析结果显示，群体间遗传变异为31.71%，且P值显著，表明群体间有显著的遗传分化。同时，除赣江与抚河群体间的FST值统计检验不显著外，其它两两群体之间的FST值统计检验均显著，表明除赣江与抚河群体间没有遗传分化外，其它群体间均有显著遗传分化。遗传距离结果也支持这一结果，除赣江与抚河群体为0.005外，其它群体间遗传距离在0.024-0.046之间。另外，MP系统发育树结果也表明赣江与抚河群体聚在一起，主要属于进化支A，且单倍型年轻。这些结果共同说明，除赣江与抚河群体间没有遗传分化外，其它群体间遗传分化显著。这种遗传分化格局与鄱阳湖水深有关。鄱阳湖水深阻碍了不同水系放逸短沟蜷群体间的基因流，从而导致不同水系群体间遗传分化显著。而抚河在1955年之前属于赣江的一条支流，共同流入鄱阳湖，不受鄱阳湖水深影响所以赣江与抚河群体没有遗传分化。本研究表明，信江、饶河及修河群体遗传多样性高、单倍型更古老且遗传分化显著，因此在进行保护时需给予重点保护。另外，鄱阳湖水深对放逸短沟蜷的遗传分化具有重要影响，因此，流域内修建水利工程时需考虑这方面的影响。2.放逸短沟蜷mtDNA基因组全序列特征和基因排列方式通过设计13对引物进行PCR扩增，首次获得了放逸短沟蜷mtDNA基因组全序列，这也是蟹守螺超科第一条完整的mtDNA基因组全序列。结果表明，放逸短沟蜷mtDNA基因组全长为15432bp（GenBank登录号为KF736848），4种碱基的含量分别为：A=31.4%，C=17.8%，T=34.8%，G=16.0%。其中A+T的含量为66.2%，高于G+C的含量，表现出明显的AT偏倚性。包括2个rRNA基因、13个蛋白质编码基因和22个tRNA基因，无控制区，和其它腹足类一致。除9个蛋白质编码基因和7个tRNA基因位于H编码链外，其余基因均位于L编码链。所有蛋白质编码基因起始密码子都为ATG，但ND6基因使用不完全终止密码子TA，其余编码基因使用典型的终止密码子TAA或TAG。放逸短沟蜷与Kojima获得的2种蟹守螺超科螺（Cerithidea djadjariensis and Batillaria cumingi）Cytb-COI片段基因排列一致，表明Cytb-COI片段可能在蟹守螺超科中比较保守。另外，放逸短沟蜷与Hypsogastropoda亚目共同祖先mtDNA基因组全序列进行基因排列比较，发现存在非常大的新的基因重排，表明新进腹足超目内部确实存在大量基因重排，新进腹足超目mtDNA基因组基因重排值得进一步深入研究。同时，放逸短沟蜷与Hypsogastropoda亚目共同祖先存在一个保守基因片段ND4L-ND4-tRNAHis-ND5-tRNAPhe片段（约3500bp）。这个保守片段和Cytb-COI保守片段（约8000bp）可以为蟹守螺超科螺的mtDNA基因组全序列的获得带来极大便利。...
【全文】放逸短沟蜷（Semisulcospira libertina）隶属于软体动物门（Mollusca），腹足纲（Gastrapoda），前鳃亚纲（Prosobranchia），新进腹足超目（Caenogastropoda），蟹守螺超科（Cerithioidea），短沟蜷科（Semisulcospiridae），短沟蜷属（Semisulcospira），在鄱阳湖流域广泛分布。然而，由于鄱阳湖流域水利工程的建设、围垦、采砂等人类活动的干扰，鄱阳湖流域的淡水贝类生物多样性面临严重威胁，淡水贝类物种丰富度显著减少，而放逸短沟蜷主要栖息于山岳丘陵地带的清澈溪流中，扩散能力弱，对鄱阳湖流域环境变化比较敏感。因此，本研究以放逸短沟蜷为研究对象，采用线粒体细胞色素氧化酶亚基I（cytochrome oxidasesubunit I，COI）序列片段作为分子标记，通过对鄱阳湖流域五河水系不同群体线粒体COI序列片段的分析，探讨不同水系放逸短沟蜷群体遗传多样性水平及遗传分化状况，以期为鄱阳湖流域淡水贝类资源的保护和合理利用提供参考。另外，本研究还测定了放逸短沟蜷mtDNA基因组全序列，以期为放逸短沟蜷的群体遗传学研究和蟹守螺超科mtDNA基因组全序列的获得提供更多的分子标记。同时，通过与蟹守螺超科及Hypsogastropoda亚目共同祖先（common ancestor）mtDNA基因组全序列进行基因排列比较分析，有助于蟹守螺超科系统发育地位和关系不明确的分支系统树的重新构建及新进腹足超目mtDNA基因组基因重排进化的研究。主要结果如下：1.鄱阳湖流域放逸短沟蜷群体遗传多样性和遗传分化通过扩增鄱阳湖流域5个放逸短沟蜷群体共134个个体的COI基因序列片段，获得625bp同源片段，其中包含92个变异位点。共检测出24种单倍型，其中3个为共享单倍型，其它21个单倍型都是每个群体所特有的，占单倍型总数的86.36%。总体遗传多样性处于中等水平(Hd=0.729±0.041， π=0.02379±0.00677)，但赣江与抚河群体遗传多样性均很低（赣江群体: π=0.00358±0.00305;抚河群体: π=0.00510±0.00203）。中性检验及Mismatch分析结果表明赣江与抚河群体近期经历过种群扩张，推测赣江与抚河群体历史上经历过“瓶颈效应”，之后由一个较小的有效种群通过“奠基者效应”逐渐扩张形成现在的种群，从而导致赣江与抚河群体遗传多样性的降低。AMOVA分析结果显示，群体间遗传变异为31.71%，且P值显著，表明群体间有显著的遗传分化。同时，除赣江与抚河群体间的FST值统计检验不显著外，其它两两群体之间的FST值统计检验均显著，表明除赣江与抚河群体间没有遗传分化外，其它群体间均有显著遗传分化。遗传距离结果也支持这一结果，除赣江与抚河群体为0.005外，其它群体间遗传距离在0.024-0.046之间。另外，MP系统发育树结果也表明赣江与抚河群体聚在一起，主要属于进化支A，且单倍型年轻。这些结果共同说明，除赣江与抚河群体间没有遗传分化外，其它群体间遗传分化显著。这种遗传分化格局与鄱阳湖水深有关。鄱阳湖水深阻碍了不同水系放逸短沟蜷群体间的基因流，从而导致不同水系群体间遗传分化显著。而抚河在1955年之前属于赣江的一条支流，共同流入鄱阳湖，不受鄱阳湖水深影响所以赣江与抚河群体没有遗传分化。本研究表明，信江、饶河及修河群体遗传多样性高、单倍型更古老且遗传分化显著，因此在进行保护时需给予重点保护。另外，鄱阳湖水深对放逸短沟蜷的遗传分化具有重要影响，因此，流域内修建水利工程时需考虑这方面的影响。2.放逸短沟蜷mtDNA基因组全序列特征和基因排列方式通过设计13对引物进行PCR扩增，首次获得了放逸短沟蜷mtDNA基因组全序列，这也是蟹守螺超科第一条完整的mtDNA基因组全序列。结果表明，放逸短沟蜷mtDNA基因组全长为15432bp（GenBank登录号为KF736848），4种碱基的含量分别为：A=31.4%，C=17.8%，T=34.8%，G=16.0%。其中A+T的含量为66.2%，高于G+C的含量，表现出明显的AT偏倚性。包括2个rRNA基因、13个蛋白质编码基因和22个tRNA基因，无控制区，和其它腹足类一致。除9个蛋白质编码基因和7个tRNA基因位于H编码链外，其余基因均位于L编码链。所有蛋白质编码基因起始密码子都为ATG，但ND6基因使用不完全终止密码子TA，其余编码基因使用典型的终止密码子TAA或TAG。放逸短沟蜷与Kojima获得的2种蟹守螺超科螺（Cerithidea djadjariensis and Batillaria cumingi）Cytb-COI片段基因排列一致，表明Cytb-COI片段可能在蟹守螺超科中比较保守。另外，放逸短沟蜷与Hypsogastropoda亚目共同祖先mtDNA基因组全序列进行基因排列比较，发现存在非常大的新的基因重排，表明新进腹足超目内部确实存在大量基因重排，新进腹足超目mtDNA基因组基因重排值得进一步深入研究。同时，放逸短沟蜷与Hypsogastropoda亚目共同祖先存在一个保守基因片段ND4L-ND4-tRNAHis-ND5-tRNAPhe片段（约3500bp）。这个保守片段和Cytb-COI保守片段（约8000bp）可以为蟹守螺超科螺的mtDNA基因组全序列的获得带来极大便利。