海参纲线粒体基因组特征分析及分子标记探讨

通过常规PCR和长PCR扩增获得仿刺参的线粒体DNA,进而采用鸟枪法测序、序列拼接获得仿刺参的线粒体基因组全序列.结合瓜参、拟刺参、海参及另外一个仿刺参的线粒体基因组,初步揭示了海参纲线粒体基因组的基本特征.檐手目的3个物种(仿刺参、拟刺参和海参)线粒体基因组的基因排列完全一致,且与海胆纲物种线粒体基因组的基因排列相同.隶属于枝手目的瓜参线粒体基因组的基因排列与其他海参线粒体基因组相比,发生6个tRNA基因的易位.海参纲线粒体基因组主编码基因的变异特征分析揭示了在海参类线粒体基因组所有的主编码基因中,coxl基因多态位点的比例最低,仅为29.46%;nad2、nad4、nad5三个基因的多态位点不仅比例较高,而且基因的长度较长,从而拥有最多的多态位点.因此,nad2、nad4和nad5基因可以coxl基因辅助的分子标记.     

10种海参16SrDNA 序列多样性及其亲缘关系分析

运用PCR扩增10种海参的16SrDNA部分序列,并测序.获得大小为566bp的序列,利用DNAsp4.0软件分析比较10种海参的碱基组成、各碱基变异位点数、插入或缺失位点数,并采用MEGA4.0软件分析彼此间的遗传距离.结果发现,10种海参富含AT碱基,A T的含量平均为57.0%,不同种海参间发生碱基转换、颠换及发生插入或缺失变异的位点数差异很大,10种海参彼此间的遗传距离在0.007～0.316之间.所得结果与GenBank中10种海参的相应序列进行比对分析,同时用MEGA4.0和PAUP4.0软件构建进化树,分析其亲缘关系.结果表明,利用16SrDNA序列的差异可以将分属于海参科(Holothuriidae)与刺参科(Stichopodidae)的海参完全分开,瓜参科(Cucumariidae)的2个种与刺参科的亲缘关系较近.对不同海参种间亲缘关系的分析结果还表明,同属于剌参科的仿刺参(Apostichopus japonicus)与加州拟刺参(Parastichopus californicus)和具疣拟刺参(Parastichopus parvimensis)亲缘关系最近,同属于海参科的格皮氏海参(Pearsonothuria graeffei)与白尼参属的蛇目白尼参(Bohadschia argus)和图纹白尼参(B.marmorata)亲缘关系最近,而同样为海参科的墨西哥海参(Holothuria mexicana)则与红腹海参(Hothuria edulis)关系最近.这些资料为海参的种质资源管理、新种引进和种质改良提供了基础的分子生物学依据.     

4种鳕鱼线粒体16SrRNA、COI和Cytb基因片段序列的比较研究

对狭鳕(Theragra chalcogramma)、太平洋鳕(Gadus macrocephalus)、蓝鳕(Micromesistius poutassou)和远东宽突鳕(Eleginus gracilis)4种不同属鳕鱼的线粒体16S rRNA、Cytochrome oxidase subunit I(COI)和细胞色素b(Cyt b)基因片段序列进行了测定,分析比较了不同鳕鱼种间的序列差异.通过PCR扩增和序列测定,得到4种鳕鱼线粒体3个基因片段的总长度分别为539 bp(16S rRNA)、601 bp(COI)和385 bp(Cyt b),其基因片段的A+T含量都较高.4种鳕鱼种内个体间序列变异较小,3个基因片段的核苷酸替代速率依次为Cyt b＞ COI ＞16S rRNA.Cyt b 基因片段序列的分析结果显示太平洋鳕和狭鳕间分歧时间约为219万年,发生于中新世(Mio-cene);宽突鳕与蓝鳕间分歧时间约为653万年,发生在上新世(Pliocene).根据遗传距离构建的NJ系统树表明,狭鳕与太平洋鳕的亲缘关系较近,与蓝鳕的亲缘关系较远.     

4种河蓝蛤线粒体COI和16S rRNA基因序列的种间遗传分析

对光滑河蓝蛤Potamocorbula laevis、黑龙江河蓝蛤P.amurensis、焦河蓝蛤P.ustulata、红肉河蓝蛤P.rubromuscula4个野生种共40个个体的线粒体COI和16SrRNA基因片段进行了扩增和测序,经过筛选和剪切,得到长度为650bp和450bp的片段。序列分析显示,序列的碱基组成中G+C含量较低,16SrRNA基因种间和种内的变异较低,COI基因片段种内和种间的变异较高。以沙海螂Mya arenaria为外群,用MEGA 4.0软件中的NJ法构建了系统进化树,通过遗传距离和系统进化树可以看出,4种河蓝蛤未能达到不同种之间显著的遗传分化。     

海地瓜的分子分类学研究

应用分子系统发育学的方法, 以浙江沿海一海地瓜的18S rDNA和COI片段序列为分子标记,自行设计引物,进行了克隆, 结合来自GenBank 中10种海参的18S rDNA和COI 同源序列, 用邻接法和最大简约法构建系统进化树,并结合形态学特征对它们的分类地位进行了探讨.初步分析结果,基于此海地瓜的各形态学的研究,可以认为它属于海参纲芋参目;鉴于18S rDNA基因的分析,此海地瓜与拟刺参遗传距离为0.017亲缘关系非常近,可以认为它属于海参纲;从COI基因的角度分析,它虽然与怀玉参在系统树上聚成一枝,但支持率很低;仅为49%,遗传距离比较大,为0.223,不足以作为分析的依据.     

2种东风螺线粒体基因序列多态性研究

对来自粤东和粤西的方斑东风螺(Babylonia areolata(Link))和台湾东风螺(Babylonia formosae(Sowerby))的线粒体16S rRNA和COⅠ基因片段的序列进行分析,并对其遗传变异进行了比较研究。得到的序列总长度分别为506 bp(16S rRNA)和640 bp(COⅠ)。2种东风螺序列的碱基组成均显示较高的A T比例(16S rRNA基因63.5%,COⅠ基因62.4%)。对位排序比较表明,16S rRNA基因片段变异较小,台湾东风螺和方斑东风螺各存在1个碱基变异位点;方斑东风螺COⅠ片段有12个碱基存在变异,包括3个简约信息位点和9个单一多态位点;台湾东风螺COⅠ片段有17个碱基存在变异,包括4个简约信息位点和13个单一多态位点。数据分析结果表明:2种东风螺线粒体的COⅠ基因比16SrRNA基因具有更高的多态性,COⅠ基因序列更适用于东风螺种群的遗传多样性分析。方斑东风螺的平均核苷酸差异和核苷酸多样度分别为2.68和0.004 2,台湾东风螺则分别为5.62和0.007 8,说明台湾东风螺的遗传多样性高于方斑东风螺。无论是方斑东风螺和台湾东风螺,粤东群体的平均核苷酸差异和核苷酸多样度都大于粤西群体,说明粤东群体的遗传多样性高于粤西群体。     

利用16S rRNA和COI基因序列对三疣梭子蟹不同群体遗传特征的比较分析

采用PCR扩增技术对三疣梭子蟹日本北海道群体、韩国东海岸群体和我国山东即墨市会场村群体3个野生群体的16S rRNA和COI基因片段进行了扩增和测序,分别得到了长度为523和658bp的片段。通过统计变异位点、平均核苷酸差异数和核苷酸多样性指数,分析比较了不同群体间的序列差异和遗传多样性水平。结果显示,我国会场三疣梭子蟹野生群体的遗传多样性水平较低。用MEGA4.0软件中的NJ法构建的分子进化树,基于16S rRNA片段构建的NJ系统树所反映的分类关系与基于COI基因片段构建的系统树并不一致,主要不同在于与日本蟳的分类关系上,基于16S rRNA基因片段构建的NJ系统树显示梭子蟹科的3个属聚为两大支:三疣梭子蟹不同的单倍型先聚在一起,再和梭子蟹属的远海梭子蟹及塞氏梭子蟹聚为一支;而青蟹属的3种蟹先聚在一起,再和日本蟳聚为一支。而基于COI基因片段构建的系统树显示,梭子蟹属先与青蟹属的两种蟹聚为一支,然后再与日本蟳聚在一起。本研究共发现19种单倍型,我国会场群体与日本北海道群体、韩国东海岸群体均有共享单倍型,表明我国会场群体与国外两个野生群体的遗传背景相似。这些资料为我国三疣梭子蟹的种质资源保护和利用提供了基础的分子生物学依据。     

基于线粒体COI序列的江淮下游湖泊鲢群体遗传多样性和遗传结构分析

本研究采用线粒体COI序列为分子标记，探究了长江、淮河下游8个湖泊鲢(Hypophthalmichthys molitrix)群体的遗传多样性和遗传结构。通过PCR和测序技术，获得鲢COI基因序列片段。分析结果显示：COI序列片段长度为630 bp, 243条COI序列共检出23个变异位点，定义14种单倍型，平均单倍型多样性(H_d)和核苷酸多样性(P_i)分别为0.692和0.005 12。8个群体的单倍型多样性为0.508～0.803,核苷酸多样性为0.002 41～0.006 94,表明鲢群体的遗传多样性有较大差异。分子方差分析结果显示，遗传变异主要来自于群体内，遗传分化指数(F_ST)为0.008 3,表明群体间没有显著遗传分化。系统发育树和网络结构图显示，单倍型分化为2个分支，但群体没有形成特定的地理遗传结构。中性检验结果和歧点分布曲线表明，鲢群体没有显著偏离中性选择，群体大小保持相对稳定。     

脊尾白虾3个野生群体线粒体COI基因的遗传多样性及其系统发育分析

采用PCR扩增技术对脊尾白虾的莱州湾、海洲湾、象山湾的3个野生群体共计62个个体的线粒体COI基因片段进行扩增和测序,获得长度为658 bp核苷酸序列.62条序列T、C、A、G和A+T的平均含量分别为31.53％、22.63％、27.30％、18.53％和58.83％,A+T含量显著高于G+C含量,这一结果与甲壳类、双壳贝类等的COI线粒体基因片段中的观察结果相似.通过统计变异位点、核苷酸多样性指数和平均核苷酸差异数进行基因序列变异分析.AMOVA分析表明,3群体间总遗传分化系数Fst=0.3611(P＜0.01),群体间存在较高的遗传分化,其中象山湾群体与莱州湾群体之间的遗传分化系数最高,莱州湾群体与海洲湾群体之间的遗传分化系数最低.另外用MEGA4.0软件中的NJ法构建分子进化树,同时由NCBI下载同源序列,探讨了长臂虾亚科几个种的系统进化关系,用NJ法构建的系统树显示,脊尾白虾不同单倍型先与长臂虾属和小长臂虾属聚为一支,然后与沼虾属聚为一支.     

西施舌线粒体COI与16S rRNA基因片段序列测定及其分析

测定了西施舌江苏群体样品的COI与16S rRNA基因片段序列,并分析了西施舌与蛤蜊科另外2个经济种类的系统关系.结果显示,西施舌的COI基因片段长度为578 bp,16S基因片段长度为450 bp,序列的平均AT含量分别为:65.1%(COI)和62.2%(16S);与四角蛤蜊及中国蛤蜊的系统关系分析表明,西施舌与这2种类的亲缘关系远于这两者之间.     

不同DNA条形码基因在帘蛤目贝类分类鉴定中的比较分析

DNA条形码基因已经广泛应用在海洋贝类的分类鉴定、系统发育进化、种群遗传分析等领域的研究。为进一步研究评估不同DNA条形码基因在海洋贝类鉴定中的作用,本研究利用从Gen Bank数据库随机下载的帘蛤目COI、16S r RNA、18S r RNA和28S r RNA基因序列,通过传统距离法和单系聚类法结合分析,比较了上述DNA条形码基因在鉴定物种及系统发育进化中的鉴定效率,并以本实验室已获得的部分贝类DNA序列进行了验证。结果表明,根据"10倍法则"和"2%"阈值标准,本研究中COI能够鉴定57.1%物种,16S r RNA能够鉴定60.9%,18S r RNA鉴定16.7%,而28S r RNA无法有效鉴定;多数种COI和16S r RNA基因序列的种间遗传距离和种内遗传距离存在"条形码间隙",而18S r RNA和28S r RNA序列的种间和种内的遗传距离存在显著重叠,没有明显"条形码间隙";聚类分析结果表明,基于COI基因序列,87.9%的个体与同种聚为单系,以16S r RNA序列,65.6%的个体与同种聚为单系,未聚成单系的个体则形成姐妹系,未出现不同种聚为单系现象,能够呈现与形态分类基本一致的系统发生关系;但18S r RNA和28S r RNA呈现的聚类关系相对混乱。相对而言,在鉴定帘蛤目物种时,COI和16S r RNA都能够作为条形码基因,且COI有效性更高,18S r RNA和28S r RNA基因由于种内变异较大,不适于作为条码基因。研究结果为科学选用DNA条形码基因进行帘蛤目贝类的鉴定提供了参考资料。     

基于COI和16S rRNA的库页岛马珂蛤遗传多样性和分子系统进化研究

本研究以库页岛马珂蛤(Pseudocardium sachalinense)为研究对象,讨论COI和16S rRNA两种DNA条形码在贝类的遗传多样性、分子进化和种类鉴定的适用性,并利用两种条形码评估库页岛马珂蛤的遗传多样性。本文在获得库页岛马珂蛤线粒体全基因组的基础上,测序获得库页岛马珂蛤群体的COI和16S rRNA序列,发现COI基因核苷酸多样性为0.00195,高于16S rRNA核苷酸多样性(0.00073)。基于COI基因的单倍型多样性为0.76,大于16S rRNA的单倍型多样性(0.318)。其次,用全线粒体基因组构建8种贝类的系统进化树为参考,发现基于COI和16S rRNA的系统进化树与参考一致,提示这两种条形码片段可用于推断贝类的分子进化关系。最后,分别对马珂蛤科和帘蛤科15属17种贝类的COI基因和16Sr DNA进行序列比较,发现COI基因和16S rRNA的种间遗传距离均是种内距离的62倍。以上结果说明,16S rRNA与COI基因一样,能有效地构建马珂蛤科和帘蛤科的系统发育关系和物种鉴定,但在分析库页岛马珂蛤的遗传多样性时利用COI基因比16S rRNA能发现更多的遗传变异。     

广西钦洲湾养殖牡蛎线粒体16S rRNA基因片段序列变异分析

采用PCR技术对广西钦洲湾水域的养殖牡蛎(传统上被认为是近江牡蛎Crassotea ariakensis Fujita)群体26个个体的线粒体DNA16SrRNA基因片段序列进行扩增，获得了大约500bp的扩增产物。PCR产物经纯化后进行序列测定，经同源排序，得到415bp可供分析的核苷酸片段。26个个体中共检测到18个变异位点，包括1个碱基插入／缺失、11个转换位点及6个颠换位点。共有6种单倍型，这6种单倍型又分为2大类单倍型。运用MEGA软件计算出不同个体间的遗传距离，并构建了UPGMA和NJ系统树。26个个体聚成明显的2支，一支有19个个体，占73．08％；另一支有7个个体，占26．92％；2支间序列差异为3．54％。据此得出结论：钦洲湾养殖牡蛎应存在两大种群或是2个亚种，其差异是否到了种间的分界限，还需进一步研究证实。     

我国不同地理群体栉江珧遗传多样性及系统发生分析

利用通用引物对5个栉江珧野生群体(山东长岛、山东日照、山东文登、广东湛江和海南海口) 28S rRNA 和COI 基因片段进行扩增测序,分别得到983bp和623bp的片段,基于28S rRNA序列分析系统发生的结果表明,栉江珧与Atrina vexillumju具有较近的遗传关系。基于COI基因序列的遗传多样性分析结果显示,山东文登群体具有最高的遗传多样性水平。AMOVA分析显示,群体遗传分化系数为0.132 3(P<0.001),说明栉江珧遗传变异主要来源于群体内的变异。由28S rRNA和COI基因聚类分析结果推测,由于地理隔离,我国栉江珧南北方群体可能早已分化为不同亚种。这些数据为我国栉江珧种质资源保护和利用补充了分子生物学资料。     

基于12SrRNA和ND3基因序列分析巨[鱼丕]遗传多样性及系统进化

为从分子水平研究巨[鱼丕](Bagarius yarrelli Sykes)的遗传多样性和系统进化关系,本实验对采集于怒江、澜沧江、元江3河流5种群中的60个个体进行12S rRNA和ND3基因序列的PCR扩增,同时与红河河口群体12个个体的12S rRNA和ND3基因序列进行比对分析,采用Mega5.02软件对碱基组成、Kimura-2 parameter遗传距离、可变位点等进行分析。应用DnaSP软件进行遗传多样性相关参数的计算。结果显示:12S rRNA和ND3基因序列长度分别为954 bp和346 bp(349 bp),分别定义了51个单倍型和42个单倍型,12S rRNA和ND3序列中的碱基平均含量分别为:T为20.8%、C为25.7%、A为32.1%、G为21.4%和T为29.5%、C为28.2%、A为28.1%、G为14.1%,表现出明显的A+T偏倚性;6个群体的群体内和群体间的遗传距离分别为0.003~0.284(12S rRNA),0.009~0.059(ND3)和0.004~1.062(12S rRNA),0.008~0.143(ND3);12S rRNA基因的51个单倍型和ND3基因的42个单倍型序列总的单倍型多样性(Hd)、核苷酸多样性(Pi)及核苷酸平均差异数(K)分别为0.972和0.937、0.035和0.079、31.414和27.176,均显示出丰富的遗传多样性。结合从GenBank中下载的12S rRNA和ND3基因同源序列的[鱼丕]科9属10种鱼类进行系统发育树的构建,结果表明巨[鱼丕]独自汇聚成一大单系群,怒江潞江坝群体、怒江三江口群体及澜沧江临沧群体间关系较近,澜沧江景洪群体可单独构成一个单系种群,红河河口群体、红河曼耗群体与其它巨[鱼丕]构成一单系种群后再同澜沧江景洪群体汇聚成一支。     

瓶鼻海豚、中华白海豚和糙齿海豚线粒体16SrRNA基因的序列分析

采用聚合酶链式反应(PCR)技术扩增瓶鼻海豚、中华白海豚和糙齿海豚的线粒体DNA16S rRNA基因,获得了大约600bp的片段。扩增产物直接测序,去除引物序列后分别获得515、519和529bp的核苷酸片段。碱基组成平均为T25·8%,C20·7%,A32·1%,G21·4%,GC含量为42·1%。与35种鲸豚类的55条同源序列比对,去除部分端部序列后得到497个比对位点,包括14个插入/缺失位点和127个变异位点(104个简约信息位点,23个单突变子)。序列比较表明,我国水域的瓶鼻海豚和中华白海豚与国外种存在一定的差异。NJ聚类分析结果与目前的主流观点基本相同,即须鲸亚目形成单系群而齿鲸亚目则为多系群,后者包括海豚总科、抹香鲸总科、喙鲸总科和淡水豚总科。其中抹香鲸总科与须鲸亚目聚合在一起,然后与海豚总科聚合再与喙鲸总科相聚。淡水豚总科为一并系群并处于整个鲸豚类的基部,其中恒河豚科是最早分化的一支。但在海豚总科中,鼠海豚科的江豚则与一角鲸科的白鲸聚合一起,与形态分类不同。     

中国沿海紫蛤属的系统发育

紫蛤属(Sanguinolaria)贝类具有很高的经济价值,长期以来却存在着物种鉴定错误、种名使用混乱、同物异名等一系列问题,关于其系统分类和演化问题的研究较少。为探究中国沿海紫蛤属的系统发育关系,本研究利用两个线粒体基因(COI和16S rRNA),以及两个核基因(H3和28S rRNA)的部分序列,对采自中国沿海紫蛤属3亚属9种紫蛤61个个体进行系统发育分析。基于4个基因片段联合数据集T12(剔除COI第三位密码子位置)构建系统发育树。结果表明,两个线粒体基因片段GC含量明显低于AT含量,表现出对AT偏斜,两个核基因表现出对GC的偏斜。4个基因片段(COI、16S rRNA、H3和28S rRNA)的颠换与转换比值分别为5.073、3.042、1.564和1.480,均远高于系统分析的临界值0.4,能够提供有效的系统发育信息。基于4个基因片段的遗传多样性分析表明,9种紫蛤均具有较高的核苷酸多样性(Pi0.05)与单倍型多态性(Hd0.5)。基于COI基因片段的紫蛤属种内遗传距离为0~0.016,种间的平均遗传距离为0.087~0.331,其中卵紫蛤(Sanguinolaria ovalis)与中国紫蛤(Sanguinolaria chinensis)遗传距离最小,仅为0.087。利用最大似然法(maximum likelihood,ML)和贝叶斯法(Bayesian inference,BI)构建的系统发生树拓扑结构一致,分化为3大支,与形态学分类的三个亚属分别对应。中国紫蛤和卵紫蛤在系统树上首先聚为一支,表明其亲缘关系最近。本研究结果阐明了中国沿海紫蛤属贝类的遗传多样性及其系统演化关系,为紫蛤属贝类种质资源的保护及可持续利用提供了科学依据。     

采用种间特异性PCR对海参产品的物种鉴定研究

运用设计出的11个种特异性PCR反向引物,通过与通用正向引物16Sar进行PCR扩增,分别在11种海参中扩增得到大小为269～406 bp的种特异性16S rRNA基因产物,而在非特异种类中扩增不出任何产物,即可有效鉴定这11种海参.此法成功检测出2种冷冻海参替代产品,即用等刺参代替仿刺参,用玉足海参代替棘辐肛参,并且...