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。     

4 种大型水母类ITS-5.8S rDNA 序列分析及其在钵水母类系统分析中的应用

由于钵水母类生物地理学研究的缺乏以及不同时期形态变异较大等原因,对其分类鉴定比较混乱和困难。为弥补形态学分类的缺陷,采用通用引物PCR扩增法,测定了分布于黄海北部和辽东湾海域海蜇(Rhopilema esculentum)、沙蜇(Nemopilema nomurai)、海月水母(Aurelia sp.)、白色霞水母(Cyanea nozakii)4种大型水母的ITS-5.8S rDNA序列,同时利用Gen Bank数据库中已有的钵水母纲(Scyphomedusae)ITS1(the Ribosomal First Internal Transcribed Spacer)同源序列对其进行序列分析并构建系统树,分析ITS1序列片段在大型水母种类鉴定方面的可行性及其在钵水母类系统及演化中的应用。结果显示,4种水母的ITS-5.8S rDNA序列变异较大且具有明显的序列长度多态性,序列长度范围675~833 bp。钵水母纲很多种类的ITS1序列具有种内长度多态性现象,这种长度多态性主要是由于微卫星重复次数不同所造成的。钵水母纲科间遗传距离为0.295~0.491,种间遗传距离为0.024~0.812;除白色霞水母和海蜇外,种内个体间遗传距离为0.000~0.099。采用ML法(maximum likelihood)和贝叶斯法(Bayesian)构建的分子系统树拓扑结构不完全相同且与形态分类学的观点不太一致。研究表明,ITS基因序列在钵水母纲不同阶元间变异较大,适合于钵水母纲种类鉴定和属内种间水平的系统进化研究。     

基于COI和16S rRNA基因片段鉴定厦门海域的仔稚鱼

本文基于线粒体细胞色素C氧化酶亚基I(COI)基因和16S rRNA基因片段对采集于厦门海域的仔稚鱼样品进行种类鉴定,探究其在仔稚鱼种类鉴定中的适用性。研究共获得64条COI基因序列和74条16S rRNA基因序列,通过序列比对,COI基因将仔稚鱼样品鉴定为26个种类,其中19个种类鉴定到种、6个鉴定到属、1个种类仅鉴定到科;16S rRNA基因将仔稚鱼样品鉴定为29个种类,其中23个种类鉴定到种、6个鉴定到属。COI基因的平均种内遗传距离为0.001 5,平均种间遗传距离为0.197 6,16S rRNA基因的平均种内遗传距离为0.000 3,平均种间遗传距离为0.089 2,COI和16S rRNA基因的平均种间遗传距离都为平均种内遗传距离的10倍以上,两者都可以进行有效的仔稚鱼种类鉴定。在基于COI和16S rRNA基因构建的系统进化树上,所有物种都分别单独聚为一支,同一个种类的不同个体都能聚在同一个分支,这些物种均能得到有效区分。以上结果表明,COI和16S rRNA基因均可以实现仔稚鱼的种类鉴定,两种基因结合使用可以提高仔稚鱼种类鉴定的准确性。     

4种海参16SrRNA和COI基因片段序列比较及系统学研究

采用PCR技术对来自山东荣成、长岛、俄罗斯和日本的刺参(Apostichopus japonicus),来自澳大利亚的黄乳海参(Holothuria fuscogilva),来自冰岛的北大西洋瓜参(Cucumaria frondosa)和来自福建的二色桌片参(Mensamaria interce-dens)的16SrRNA和COI基因片段进行了扩增和测序,分别得到了长度约为500bp和540bp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进行基因序列变异分析。结果表明,根据16SrRNA、COI基因片段进行刺参种内差异比较时,长岛和荣成刺参序列差异最小,和日本刺参序列差异最大;刺参和其他科3种海参种间的序列差异远远高于刺参种内差异。从GenBank中选取7条海参序列与本研究所测序列一同构建了NJ和ME系统树。根据2种基因片段的系统学分析均表明,刺参属和拟刺参属亲缘关系很近,可能有共同的起源。而海参科未与同属于楯手目(Aspidochirolida)的刺参科聚类,而与枝手目瓜参科和沙子鸡科聚为一支,与形态学的分类不一致。     

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.     

中国13种海参系统发育和骨片演化分析

运用扫描电子显微镜观察了中国沿海13种代表性海参的骨片,并获得了8种海参的线粒体16SrDNA基因序列,通过整合网上序列联合分析以期了解13种海参的系统发育关系和骨片演化规律。结果表明, 13种海参的骨片包括桌形体、假桌形体、扣状体、杆状体、穿孔板、花纹样体、颗粒体7种类型; 8种海参的16S rDNA片段长度在465 bp左右,富含AT碱基, A+T的含量平均为55.8%,符合无脊椎动物线粒体DNA序列的特征。从GenBank中获取11种海参16S rDNA基因序列,以杂色角孔海胆(Salmacis sphaeroides)为外群,联合本研究中所测序列构建了NJ和ME系统树。结果表明,NJ、ME系统发育树基本一致,海参科(Holothuriidae)内,柄体参属(Labidodemas)与海参属(Holothuria)亲缘关系极近且骨片形态均相似,可划分为同一个属;与传统形态学分类不同,刺参科(Stichopodidae)同尻参科(Caudinidae)、沙鸡子科(Phyllophoridae)、硬瓜参科(Sclerodactylidae)、瓜参科(Cucumariidae)聚成一簇,而与海参科亲缘关系较远,符合最新分类系统。本研究根据NJ和ME系统发育树结果,结合海参骨片的形态学资料,对海参科内骨片的演化进行了分析,认为虽然桌形体的进化史尚不清晰,但在海参科内,海参骨片由复杂的桌形体、扣状体向简单的花纹样体和颗粒体演化。     

九棘鲈属鱼类DNA条形码及分子系统发育关系

为从分子水平分析九棘鲈属(Cephalopholis)鱼类物种分类关系，并验证细胞色素C氧化酶亚基Ⅰ(COI)作为DNA条形码对九棘鲈属物种鉴定的有效性，采集了我国分布的12种九棘鲈属鱼类，利用PCR扩增及测序方法获得COI基因部分序列，结合GenBank下载的4种九棘鲈COI基因进行分析，利用MEGA 7.0软件计算碱基信息与遗传距离，基于最大似然法和邻接法构建分子系统进化树。结果表明，16种九棘鲈种内平均遗传距离为0.002,种间平均遗传距离为0.142,两者相差71倍，表明COI基因可作为九棘鲈属鱼类分子鉴定的条形码基因。在分子系统进化上，16种九棘鲈属鱼类聚为体色特征不同的3个类群，其中七带九棘鲈(C.igarashiensis)与卜氏九棘鲈(C.polleni)体色为多彩颜色，两者最先分化，位于进化树底部。其余的九棘鲈主要形成体色为红色与体色为褐色的类群，与形态学的分类结果一致。对于以往部分存在误鉴或同种异名分类争议的九棘鲈品种：青星九棘鲈(C.miniata)与半斑九棘鲈(C.hemistiktos)、橙点九棘鲈(C.aurantia)与黑边九棘鲈(C.spiloparae...     

DNA 条形码在鲱形目鱼类物种鉴定和系统进化分析中的应用

采用PCR特异性扩增获得中国近海鲱形目(Clupeiformes)2科6属7种的48条线粒体COI基因序列,结合从Gen Bank筛选出的4科40属83种的COI基因序列225条,对鲱形目鱼类的COI条形码基因特征、种内与种间遗传距离及其分子系统进化关系进行了分析,探索了DNA条形码技术在辅助鱼类物种鉴定和分类中的适应性。结果表明,4科41属90种273条COI基因序列的平均碱基组成为T:28.3%、C:28.3%、A:24.2%、G:19.2%,碱基组成表现出明显偏倚性。鲱形目鱼类种间的平均遗传距离为0.131,种内平均遗传距离为0.003,种间距离为种内距离的41倍;系统学分析结果显示,97.8%的鱼类在系统进化树上均为单系。可见,鲱形目鱼类DNA条形码符合物种鉴定的要求,且基于COI基因所建的NJ树对物种分类具有较为准确的辨识力。系统进化分析结果表明,COI基因不仅能够解决低阶分类单元的系统进化关系,对于高阶分类单元的系统分析研究结果也有一定参考价值。     

DNA条形码在西藏水系裂腹鱼亚科鱼类鉴定中的研究

为确定DNA条形码技术在西藏水系裂腹鱼亚科(Schizothoracinae)物种鉴定中的可行性,利用西藏水系所采集260尾裂腹鱼亚科样本,测定其线粒体细胞色素C氧化酶亚基1(COI)基因片段序列,计算遗传距离,构建系统发育树,并与GenBank中相关序列进行比对。260个样本经检测均获得有效COI基因扩增片段,COI基因碱基组成偏倚明显,A+T含量为54.74%,显著高于G+C含量(45.26%)。基于Kimura双参数模型计算遗传距离,遗传距离阈值设置为0.02时,260个样本可被鉴定到种的为249尾样本,11尾由于样本量少,数据库中存在多个命名,只鉴定到属,其中与形态学鉴定一致的179尾样本,一致率为68.8%,裂腹鱼亚科裸鲤属(Gymnocypris)不能通过COI基因鉴定到种,拉萨裂腹鱼(Schizothoracinae)、异齿裂腹鱼(S.schizothorax o#x02BC;connori)、巨须裂腹鱼(S.macropogon)3个种之间的遗传距离阈值以0.02不能有效鉴别,而遗传距离阈值以0.01作为这3个种的鉴定标准,可达到有效鉴别的目的。基于邻接法构建系统发育树,裂腹鱼亚科鱼类形成一个支持率较高的单系群,Bootstrap检验支持率为99%,系统进化树聚类方式与以遗传距离值为标准的鉴定结果一致,很好地反映了水系物种间的地理和历史联系。     

引入养殖俄罗斯红参线粒体全序列结构与分析

本研究通过高通量测序技术对引入养殖的俄罗斯红参(Apostichopus japonicus)线粒体全基因组进行随机测序并分析，结果显示，俄罗斯红参线粒体基因组全长为16111 bp，共含有37个基因，包括22个tRNA、2个rRNA (l-rRNA和s-rRNA)和13个蛋白编码基因。全序列共存在24处基因间隔和5处基因重叠区。蛋白编码基因与全序列的碱基使用均表现出A、T偏倚。13个蛋白编码基因的密码子完整，除ND1以GTG为起始密码子外，其他均以ATN为起始密码子；终止密码子都是完整密码子，除ND2与ND4的终止密码子分别为TTG与TAG外，其他终止密码子以TAA为主；氨基酸频率最高为丝氨酸Ser(S)，其次为亮氨酸Leu(L)。22个tRNA长度范围为66~72 bp，2个基因存在重复，且21个基因能预测其三叶草结构。l-rRNA与s-rRNA的长度与位置不同，对碱基的使用相似。蛋白编码基因的基因排列与海参纲(Holothuroidea)、海胆纲(Echinoidea)排列顺序相同，并与海星纲(Asteroidea)及蛇尾纲(Ophiuroidea)共享基因模块。BLAST分析表明，俄罗斯红参与仿刺参(Apostichopus japonicus)同源性最高。不同海参遗传距离分析发现，俄罗斯红参与3个海域仿刺参最为接近。基于最大似然法分别根据氨基酸与核苷酸序列构建的系统发生树显示，基于核苷酸序列的建树结果更符合亲缘关系较近的海参种类间的分析。引入养殖俄罗斯红参线粒体全序列结构与分析可为后续俄罗斯红参的遗传研究及种质应用提供支持。     

5种经济海胆线粒体16SrRNA基因片段的序列分析

对光棘球海胆、中间球海胆、马粪海胆,海刺猬和紫海胆线粒体DNA 16SrRNA基因片段进行了PCR扩增和测序,得到395 bp的可信片段。通过ClustalX 1.83和Mega 3.0软件对所得线粒体16SrRNA片段序列进行比较,共检测到118个碱基变异,其中简约信息位点为33个。应用Mega 3.0计算各种间的相对遗传距离,以糙海参为外类群,得到NJ系统树和MP系统树,系统树各分支的置信度由“Bootstrap”1000次循环检验。结果表明,马粪海胆与光棘球海胆的亲缘关系较近,其次为中间球海胆,而紫海胆、海刺猬与这3种海胆的关系相对较远。     

Biological characteristics and pathogenicity of a highly pathogenic Shewanella marisflavi infecting sea cucumber, Apostichopus japonicus

Shewanella marisflavi isolate AP629 is described as a novel pathogen of sea cucumber. The LD(50) values (14 days) in sea cucumber, mice and swordtail fish were 3.89 × 10(6) , 6.80 × 10(4) and 4.85 × 10(4) CFU g(-1) body weight, respectively. Studies on S. marisflavi were conducted, including morphology, physiological and biochemical characteristics, haemolysis, whole-cell protein and 16S rDNA gene sequence. Colonies of S. marisflavi appeared faint red on marine agar and green on thiosulphate-citrate-bile salt-sucrose media. Shewanella marisflavi had polar flagella. The cells were Gram-negative, oxidase- and catalase-positive and not sensitive to O/129. The bacterium exhibited β-haemolysis on sheep blood agar and produced H(2) S. Shewanella marisflavi survived and grew at 4-35°C, pH 6.0-9.2 and in the presence of 0-8% NaCl. The whole-cell proteins included 13 discrete bands, and proteins of molecular weight 87, 44 and 39 kDa were found in all five strains of Shewanella spp. The difference in 16S rDNA gene sequences in S. marisflavi was at the 446 bp site: S. marisflavi (KCCM 41822) - G, isolate AP629 - A. This is the first report that Shewanella is pathogenic to sea cucumber.     

中华绒螯蟹核糖体DNA全序列分析

核糖体DNA通常被选作系统发育研究的分子标记,核糖体DNA中IGS部分序列的变异在一定程度上影响着生物的生长。报道了中华绒螯蟹核糖体DNA全序列的分离和序列特征。中华绒螯蟹核糖体DNA全长11660bp,包括18S(1873bp),ITS1(317bp),5.8S(163bp),ITS2(614bp),28S(4461bp)和IGS(4240bp);不同部分AT含量在40.1%～48.6%之间,低于果蝇(55.8%～80.0%),高于鲤(22.0%～43.7%)。平均100个核苷酸含简单重复序列(SSR)数由高到低依次为ITS2(0.98%),IGS(0.49%),28S(0.38%),ITS1(0.32%),18S(0.21%),5.8S(0%)。个体内差异分析结果表明,中华绒螯蟹个体内存在两类ITS2序列,其中一类在405nt处有一12bp(CGCAGGACCACC)插入序列。中华绒螯蟹rDNA的IGS部分长4240bp,AT含量为42.6%。IGS部分包含一个有约7个连续136～139bp单元组成的重复序列区,重复序列单元中存在XhoⅠ内切酶位点,为河蟹特有的重复序列;重复序列区后有一个由182个碱基对...     

DGGE分析不同盐度仿刺参养殖环境中菌群多样性

采用16S rDNA的PCR-DGGE基因指纹技术对不同盐度仿刺参养殖水环境中的菌群多样性进行了分析。试验设置了22、26、30、34,4个盐度梯度,每隔10 d采样1次,通过PCR-DGGE指纹分析发现,仿刺参养殖环境存在着丰富多样的细菌。其中大多属于非可培养细菌,变形菌门和CFB门的种类是水体中的优势菌群,交替假单胞菌属是报道过的腐皮综合征的致病菌。根据DGGE指纹图谱的聚类分析发现,同等盐度条件下的样品之间存在一定的菌群相似性,并在聚类分析图中分别各自成簇。样品的多样性指数为1.7～2.3,不同盐度条件下,样品的多样性指数随着时间的推移变化不大。     

福建海区网箱养殖刺参“腐皮综合症”病原分析与鉴定

2011年冬季,福建省宁德市霞浦县海区网箱养殖刺参发生"腐皮综合症",并伴有死亡现象出现。刺参的发病症状表现为:厌食、排脏、身体萎缩、体表局部溃烂乃至大面积溃烂。从患病刺参病灶处分离得到两种优势细菌CS1和CS2。经人工回接感染实验证明两种菌对健康刺参都具有较强的感染性,且感染病参的症状与自然发病刺参的症状相同。通过生理生化试验、16S rDNA序列分析及系统进化树分析,结果表明两株菌分别与灿烂弧菌(Vibrio splendidus)和假交替单胞菌(Pseudoalteromonas sp.)相似。菌株CS1与灿烂弧菌的亲缘关系最近,相似率达到99%,菌株CS2与假交替单胞菌的亲缘关系最近,相似率达到95%。菌株CS1可鉴定为灿烂弧菌,菌株CS2可鉴定为假交替单胞菌。另外,在患病刺参呼吸树膜和腔体内发现大量后口虫(Boveria sp.)。所以导致本次刺参"腐皮综合症"的原因可能是致病性细菌和寄生虫共同作用的结果。本文首次揭示了该地区"腐皮综合症"导致养成刺参大规模死亡的致病原因,对刺参病害防治和健康养殖具有重要的指导意义。     

Serial exploitation of global sea cucumber fisheries

In recent decades, invertebrate fisheries have expanded in catch and value worldwide. One increasingly harvested group is sea cucumbers (class Holothuroidea), which are highly valued in Asia and sold as trepang or bêche‐de‐mer. We compiled global landings, economic data, and country‐specific assessment and management reports to synthesize global trends in sea cucumber fisheries, evaluate potential drivers, and test for local and global serial exploitation patterns. Although some sea cucumber fisheries have existed for centuries, catch trends of most individual fisheries followed boom‐and‐bust patterns since the 1950s, declining nearly as quickly as they expanded. New fisheries expanded five to six times faster in 1990 compared to 1960 and at an increasing distance from Asia, encompassing a global fishery by the 1990s. Global sea cucumber production was correlated to the Japanese yen at a leading lag. Regional assessments revealed that population declines from overfishing occurred in 81% of sea cucumber fisheries, average harvested body size declined in 35%, harvesters moved from near‐ to off‐shore regions in 51% and from high‐ to low‐value species in 76%. Thirty‐eight per cent of sea cucumber fisheries remained unregulated, and illegal catches were of concern in half. Our results suggest that development patterns of sea cucumber fisheries are largely predictable, often unsustainable and frequently too rapid for effective management responses. We discuss potential ecosystem and human community consequences and urge for better monitoring and reporting of catch and abundance, proper scientific stock assessment and consideration of international trade regulations to ensure long‐term and sustainable harvesting of sea cucumbers worldwide.     

仿刺参线粒体全基因组序列结构及比较研究

利用已构建的仿刺参cDNA文库得到的线粒体DNA(mtDNA)相关基因序列设计扩增引物,测定了大连仿刺参线粒体基因组全序列,并对其进行了基因构成和进化分析。仿刺参线粒体基因组序列长16 109bp,其基因构成与其他后口动物基本一致,包括37个基因(2个rRNA基因、22个tRNA基因和13个蛋白质编码基因)和3个主要的非编码区。在其37个基因中,ND6、tRNASer(AGN)、tRNAGln、tRNAAla、tRNAVal、TrnaAsp位于L链上,其余均位于H链上。在13个蛋白质编码基因中,除ND1的起始密码子为GTG外,其余均以ATG作为起始密码子;除Cytb以"T"作为终止密码子外,其他蛋白质基因均具有完全的终止密码子,且在已知的棘皮动物线粒体蛋白质基因中,部分基因的起始和终止密码子表现出一定的纲内特异性。比较分析了大连、青岛、威海仿刺参线粒体基因组,三者的基因组成和排列相同,碱基组成相近,蛋白质编码基因的起始和终止密码子完全一致,但存在核苷酸和氨基酸序列的差异。三者的控制区序列存在多个插入/缺失和SNP位点。根据COI、Cytb和ND4计算了三者之间的遗传距离为0.006～0.018,遗传距离分析和系统进化关系分析都显示青岛仿刺参和威海仿刺参的关系较大连仿刺参更近。