长江中游常见鱼类DNA条形码研究及其电子芯片分析

为建立长江中游常见鱼类的快速鉴别方法,文献调研了7目11科50属64种鱼类名录,GenBank共获取168条线粒体细胞色素c氧化酶I (COⅠ)序列,分析了序列特征、不同阶元Kimura-2-paramater(K2P)遗传距离及系统进化关系。结果显示,64种鱼类的种间遗传距离(平均值为0.084)明显大于种内(平均值为0.0079),NJ树上不同物种均能以较高支持度聚类成独立分支,以线粒体COⅠ序列作为DNA条形码可准确鉴定所研究鱼类;综合利用分子生物学软件筛选物种特异性探针,最终43种鱼类可筛选出112条物种特异性探针,物种识别率为67.2%。本研究验证了DNA条形码芯片技术在长江中游鱼类物种鉴定的可行性,可为该地区鱼类物种多样性保护提供技术支持。     

中国近海习见头足类DNA条形码及其分子系统进化

应用DNA条形码通用引物扩增了11种中国近海习见头足类(Cephalopoda)共计97个个体的线粒体细胞色素C氧化酶亚基I(Cytochrome Coxidase I,COI)基因片段,与GenBank收录的19种95条头足类同源序列进行比对.结果表明,头足类COI基因存在碱基插人缺失现象,杜氏枪乌贼(Uroteuthis duvauceli)插人缺失位点数多达33个;碱基组成偏倚明显,A+T含量(66.70%)显著高子G+C(33.30%)含量.基于Kimura双参数模型计算,29个物种的种内平均遗传距离为0.0072,种间平均遗传距离(0.20-2 4)是种内遗传距离的28.11倍.针对剑尖枪乌贼(Loligo edulis,Uroteuthis edulis,Photololigo edulis)分类和命名的分歧,DNA条形码分类结果显示,该物种与枪乌贼属(Loligo)和尾枪乌贼属(Uroteuthis)的COI基因同源性较低,不支持将其划归到Lolig.或Uroteuthis.近爱尔斗蛸属(Pareledone)6个代表物种的种间遗传距离较小(0.0120-0.0385),对于此类变异程度较低的物种,DNA条形码仍可准确区分,但其种间遗传距离的阈值尚待深人探讨.系统发育树的聚类分析结果表明,COI基因在种、属水平的分类鉴定及其系统进化关系与传统方法所得结果一致性较高,分别为100%,91.67%;科、目水平的一致性略低,分别为80%和66.67%.可见,线粒体COI基因作为头足类DNA条形码在物种鉴定中适用性较高,亦适用于种属水平的系统进化分析,是形态学分类系统的必要补充和佐证.     

鲉形目鱼类DNA条形码分析及鲉科DNA条形码电子芯片建立

为建立鲉形目内各物种的快速鉴别方法,本研究扩增了我国47个鲉形目物种并下载了Gen Bank上收录的鲉形目共计23科85属233种873条细胞色素C氧化酶I基因(COI)序列,分析该基因结构特性。结果表明,鲉形目DNA条形码基因的碱基变异中,不变位点508个,占总位点数的82.1%;转换位点70个,颠换位点41个,分别占总位点数的11.3%和6.6%;种内遗传距离为0~0.019,平均遗传距离为0.003?0.0034;属内种间遗传距离为0.003~0.258,平均值为0.086?0.038;基于233个物种的COI序列构建的系统进化树显示,227个物种(97.4%)能聚为独立分支,且具有较高支持度。在此基础上以鲉科11属39种鱼类的DNA条形码为例,筛选出25个种的37个特异性探针,以此探针对鲉科鱼类进行物种快速鉴定成功率为64.1%,研究结果表明DNA条形码芯片用于鲉科的鉴定具有一定的可行性。     

鳀科(Engraulidae)鱼类DNA条形码电子芯片研究

本研究将基于线粒体COⅠ部分序列的DNA条形码和DNA芯片技术相结合,以鳀科11属30种鱼类为研究对象,在比对分析其DNA条形码序列的基础上,利用软件Oligo Array 2.1筛选探针,经OligoCalc优化探针,去除易形成发夹(Hairpin)、茎环(Stem-loop)及自身二聚体结构(Homodimers)的探针,再利用Oligo heat map对探针与靶标序列进行虚拟杂交,共有14个物种的24条探针能与靶标序列特异性结合.利用DNA条形码芯片技术能将14个物种鉴定到种,虽然物种识别能力仅占总物种数的46.7％,但鉴定准确率可达100％.因此,基于COⅠ基因的DNA芯片技术对鳀科鱼类物种鉴定有一定的实用价值,但该技术对物种的识别能力尚有较大提升空间,通过筛选和优化得到高质量的分子探针则是突破该项技术的关键.     

基于CO I基因的福建近海部分仔稚鱼DNA条形码分析

为研究DNA条形码技术在遭遇瓶颈的仔稚鱼种类鉴定中的适用性,2015年7月17-20日采集福建近海仔稚鱼样品,并挑选80尾进行DNA条形码分析.获得仔稚鱼的CO I基因序列73条,鉴定仔稚鱼26种,隶属于7目22科25属,另有5个物种仅鉴定到属,2个物种仅鉴定到科.种内平均遗传距离为0.0023,属内种间遗传距离为0.1797,约为种内遗传距离的78倍,说明利用CO I基因可以进行有效的仔稚鱼物种鉴定.科内属间、目内科间的遗传距离分别为0.1937、0.2420,遗传距离随着分类阶元的提高而增大.在系统进化树的分析中,同一种类的不同个体都聚在一支,所有物种都分别聚为独立的一支,这些物种都能有效区分开来.以上结果表明,线粒体CO I基因作为DNA条形码可以实现仔稚鱼的物种鉴定,且较多能鉴定到种的水平.     

基于线粒体COI基因的马■科鱼类DNA条形码研究

为明确中国马■科(Polynemidae)鱼类的分类地位,测定了中国7省10个地点马■科鱼类3属5种33条COI基因5′端序列,结合GenBank下载的5属16种41条同源序列,共分析了6属20种马■科鱼类DNA条形码。结果显示,20种鱼类种间平均遗传距离为19.6%,是种内平均遗传距离0.9%的22倍;其中14种形成了单系分支,支持其物种有效性。四指马■(Eleutheronema tetradactylum)和多鳞四指马■(E.rhadinum)种间遗传距离(16.0%)是种内平均遗传距离(1.2%)的13倍,支持将二者作为2个独立物种的分类处理。多鳞四指马■种内遗传距离(2.3%)大于2%,形成了2个自展数据支持率为99%的分支,分支间遗传距离(4.8%)是分支内平均遗传距离(0.1%)的48倍,表明在中国沿海分布的多鳞四指马■有可能存在2个亚种或隐藏种。黑斑多指马■(Polydactylus sextarius)与马达加斯加多指马■(P.malagasyensis)外部形态极为相似,种间遗传距离仅为1.0%,且在分子系统树上镶嵌混杂为一支,仅根据分子数据结果,推测二者可能为同一...     

中日沿海部分鱼类DNA条形码研究

为明确日本及中国沿海部分鱼类的分类地位,测定了日本7目24科34属37种鱼类184条线粒体COI基因5′端652 bp序列,结合GenBank下载的日本和中国143条同源序列,共分析了7目24科35属40种327条鱼类DNA条形码.结果显示,40种鱼类的属内种间平均遗传距离(6.25％)是种内平均遗传距离(0.42％)...     

基于线粒体COI基因的马科鱼类DNA条形码研究

为明确中国马鲅科(Polynemidae)鱼类的分类地位,测定了中国7省10个地点马鲅科鱼类3属5种33条COI基因5′端序列,结合GenBank下载的5属16种41条同源序列,共分析了6属20种马鲅科鱼类DNA条形码。结果显示,20种鱼类种间平均遗传距离为19.6%,是种内平均遗传距离0.9%的22倍;其中14种形成了单系分支,支持其物种有效性。四指马鲅(Eleutheronema tetradactylum)和多鳞四指马鲅(E.rhadinum)种间遗传距离(16.0%)是种内平均遗传距离(1.2%)的13倍,支持将二者作为2个独立物种的分类处理。多鳞四指马鲅种内遗传距离(2.3%)大于2%,形成了2个自展数据支持率为99%的分支,分支间遗传距离(4.8%)是分支内平均遗传距离(0.1%)的48倍,表明在中国沿海分布的多鳞四指马鲅有可能存在2个亚种或隐藏种。黑斑多指马鲅(Polydactylus sextarius)与马达加斯加多指马鲅(P.malagasyensis)外部形态极为相似,种间遗传距离仅为1.0%,且在分子系统树上镶嵌混杂为一支,仅根据分子数据结果,推测二者可能为同一物种;但由于没有可检视的标本,也不能排除GenBank序列种名注释中形态鉴定出错的可能。马伦氏多指马鲅(P.mullani)与七丝指马鲅(Filimanus heptadactylus)也混为1支,分支内遗传距离仅为0.1%;如果不是GenBank序列种名注释出错,则二者应为同一物种。GenBank序列中来源于北部湾的六丝多指马鲅(P.sexfilis),则可能是黑斑多指马鲅的错误鉴定。     

基于线粒体COⅠ基因的中国近海棱鳀属鱼类DNA条形码

为明确中国大陆近海棱鳀属鱼类的分类地位,采用国际通用的COⅠ基因5'端652bp序列作为DNA条形码,对中国近海棱鳀属全部6种鱼类62尾标本进行鉴定分析。结果发现,所分析样品的序列碱基组成为T:29.0%,C:26.3%,A:25.3%,G:19.4%,A+T含量(54.3%)高于G+C含量(45.7%),转换/颠换率为3.76。6种棱鳀属鱼类组成5个自展支持率为100%的分支,除黄吻棱鳀和中颌棱鳀各为单系但聚合为一支外,其余4种均独立成支;分支内与分支间平均遗传距离分别为0.2%(0.0%~0.4%)和17.7%(15.7%~19.0%)。赤鼻棱鳀、汉氏棱鳀、杜氏棱鳀和长颌棱鳀均符合Hebert提出的种间遗传距离(15.7%~18.6%)大于或等于10倍种内遗传距离(0.0%~0.3%)的标准,确定了它们的物种有效性。黄吻棱鳀和中颌棱鳀的种内遗传距离皆为0.1%,与其他4种棱鳀的种内遗传距离处于同一水平;但二者种间遗传距离仅为0.6%,明显低于其他物种间的种间遗传距离,属于一般物种的种内遗传距离范围,表明二者亲缘关系很近;由于外部形态存在一定的差异,且在分子系统树上各为单系,二者可作为同一物种的2个不同亚种处理,但也不排除是2个近期分化形成物种的可能,在资源管理上应作为2个不同的进化显著单位分别加以管理。     

南极鱼类DNA条形码及分子系统进化研究

本文采用COI基因兼并引物对15种36个南极鱼类DNA进行扩增测序,并结合Gen Bank已有序列进行联配分析,对南极鱼2科22属43种共97条COI基因片段(539 bp)进行序列比较和系统发生关系研究,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与可行性。结果分析表明,43种南极鱼科和鳄冰鱼科的鱼类COI基因的平均碱基组成为T:31.9%、G:18.3%、A:22.2%和C:27.6%,具有明显的碱基偏倚性。南极鱼类的种间平均距离为0.157,种内平均遗传距离为0.002,种间平均遗传距离是种内平均距离的79倍;系统分析结果显示,除南极小带腭鱼(Cryodraco antarcticus)和罗斯海小带腭鱼(Cryodraco atkinsoni)外,其余的鱼类皆能够形成独立的分支,且与形态学分支一致。由此可见,DNA条形码对南极鱼亚目鳄冰鱼科和南极鱼科鱼类能够进行有效的物种鉴定,基于COI基因所建的NJ(neighbor-joining)树对物种分类具有较为准确的辨识力。系统发生关系表明,DNA条形码可以对除南极小带腭鱼(Cryodraco antarcticus)和罗斯海小带腭鱼(Cryodraco atkinsoni)外的南极鱼物种进行鉴定,不仅可以作为形态学的辅助手段为南极鱼分类系统的必要补充和佐证,并且可以用于探讨南极鱼类近缘种的系统发育关系。     

山东近海渔业物种多样性与环境因子的关系

当前山东近海的渔业资源与生态环境面临较大压力,对海洋中的生物多样性水平有着较大影响。为探究山东近海生物多样性的空间分布特征及影响多样性水平的环境因子,实验基于2017年冬季在山东近海进行的渔业资源和环境调查数据,分析了整体与山东近海3个不同海域的物种数、辛普森多样性(Simpson’s index of diversity)、香农多样性指数(Shannon-Wiener index of diversity)、皮尔洛均匀度(Pielou evenness index)等物种多样性指数的空间分布,利用随机森林算法评估了多样性指数与环境因子所构建模型的拟合优度并且探究两者间的依存关系,研究将山东近海分成3个区域并将分区作为空间因子加入到算法模型中。结果显示,山东近海的多样性水平空间分布上呈现半岛南部海域高于北方的烟威渔场及其临近海域、莱州湾渔场的趋势。物种数和香农多样性指数模型拟合效果较好,方差解释率达到77.46%和45.66%,而对Pielou均匀度指数的拟合效果较差。研究表明,无论整体海域模型还是分区模型,海底温度、海底盐度及海水深度等3种环境因子都是对多样性指数最为显著的影响因子,...     

基于线粒体COI基因序列的5种鲤养殖品种遗传多样性研究

本研究通过对5个鲤养殖品种即高寒鲤(Cyprinus carpio Frigid carp)、松浦鲤(Cyprinus carpio Songpu carp)、蓝鳞鲤(Cyprinus carpio blue var)、松浦镜鲤(Cyprinus carpio Songpu mirror carp)和红镜鲤(Cyprinus carpio Red mirror carp)的线粒体COI基因部分序列的测定, 比较并分析了其遗传多样性和系统进化关系。在5个鲤品种共100个样本的线粒体COI序列中检测到8种单倍型, 其中5个单倍型(H1、H2、H4、H5、H6)涵盖样本较多, 占总样本数的94.06%。蓝鳞鲤的单倍型数最少, 仅有1个, 红镜鲤单倍型数为2个, 其余3个品种的单倍型数均为5个。5个品种单倍型多样性(H_d)在0.160±0.070~0.811±0.055, 其中, 遗传多样性最高的为高寒鲤。AMOVA结果表明, 品种间变异(50.28%)略高于品种内变异(49.72%), 各品种间的F_ST值在0.711 4~0.831 2, 其中蓝鳞鲤与其他群体之间差异最大。用MEGA4.0软件构建的基于遗传距离的进化树表明, 5个养殖品种中, 高寒鲤和红镜鲤的遗传距离最近(D=0.31), 聚为一支; 松浦镜鲤和松浦鲤的遗传距离较近(D=0.33), 聚为一支; 蓝鳞鲤与其他品种存在较大遗传差异, 单独形成一个分支。除蓝鳞鲤外, 其余4个养殖品种间均存在共享的单倍型(H2、H4、H5、H6), 可能是由于其在选育过程中亲本的遗传背景存在交叉, 同时也证明DNA条码在分析种内品种间遗传关系时具有可行性但具有一定的局限性。

     

山东近海鱼类群落种类组成与空间结构的周年变化

山东近海渔业资源丰富,但近年来由于过度捕捞等的影响,渔业资源呈现衰退趋势.为全面了解山东近海鱼类群落的组成与结构,为渔业资源的养护提供科学依据,根据2016—2017年在山东近海进行的4个季节的渔业资源底拖网调查数据,采用非度量多维标度排序(NMDS)、单因子相似性分析(ANOSIM)等多元统计方法,对该海域鱼类生态类...     

DNA条形码在渔业生物多样性保护中的应用

生物多样性与人类存亡休戚相关,保护生物多样性是实现人类社会可持续发展的基础。本文立足我国渔业生物多样性现状,针对我国渔业生物过度开发和保护不足等难题,提出了通过开展渔业生物DNA条形码研究来推动我国渔业生物多样性学科发展的思路,详细阐述了DNA条形码在渔业生物资源可持续开发、物种分类鉴定、生物多样性监测、外来物种评价、水产品市场监管、渔业信息化等多个领域的应用现状,进一步展望了DNA条形码可以成为渔业生物区系研究、水域生态研究、电子分类技术以及宏DNA条形码新技术等多个方面的研究热点,呼吁扎实推进我国渔业生物DNA条形码数据库和信息化平台的建设和共享。     

基于环境DNA metabarcoding的西轩岛近海鱼类多样性研究

鱼类多样性的保护对于生态系统的科学管理和资源的可持续利用至关重要。环境DNA metabarcoding技术的出现和应用为水生生物的调查与监测带来了强有力的技术革新。本研究以浙江舟山近海岛屿——西轩岛为例,设计了4个不同采样站位,先后于2019年2月(冬季)、5月(春季)和11月(秋季)共采集水样12个,通过环境DNA提取、扩增、高通量测序以及生物信息学分析,对西轩岛近海鱼类多样性进行了分析,同时评估了鱼类多样性的时空差异。结果显示,共监测到鱼类33种,隶属于12目26科32属,其中,鲈形目(Perciformes)种类最多,共19种,约占所有种类的57.6%。不同采样季节的多样性指数和均匀度指数均存在显著差异,表明季节可能是影响西轩岛近海鱼类多样性的因素之一。综合时间和空间分析的结果显示,在繁殖季节且远离舟山本岛一侧的采样点监测到的鱼种数量更多。通过比对之前传统渔业资源调查的结果发现,不同季节优势种存在较大变化,可能与采样点数量较少且集中有关。进化树富集结果显示,各季节的优势鱼种与传统调查手段的结果有较大差异,表明目前环境DNA仍不能完全替代传统调查方法,但可以将环境DNA方法与传统的调查方法相结合,以确保监测结果的准确性和可靠性。     

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DNA条码基因的鳢科鱼类系统进化与物种鉴定

鳢科(Channidae)鱼类在亚洲分布广泛,其中中国的土著种类是重要养殖品种,国外很多种类主要作为观赏鱼引进我国。本研究利用线粒体COΙ基因序列,对分布于我国的鳢科鱼类不同种群样本序列,及在Gen Bank中获得其他鳢科鱼类的序列进行分析,探讨其作为DNA条形码基因对鳢科进行物种鉴定和系统进化分析的可行性。通过对本研究采集的149个鳢样本和122条Gen Bank中已有序列进行分析,结果显示,所研究的鳢科鱼类的COΙ基因576 bp片段中不存在碱基插入缺失现象,其平均碱基含量A+T(51.4%)高于G+C含量(48.6%),存在偏倚性;多态位点占47.2%。利用Mega 6.0软件基于Kimura’s 2-parameter模型计算25种鳢种内平均遗传距离为0.028,其中巴卡鳢(Channidae barca)种内遗传距离最大,为0.137,超过了某些种间遗传距离;种间遗传距离为0.030~0.302,平均为0.217。其中最大距离0.302为饰鳍鳢(Channidae ornatipinnis)和黑体鳢(Channidae melasoma)之间,甚至超过了与外群之间的距离。利用邻接法(Neighbour-Joining,NJ)和最大似然法(Maximum Likelihood Tree,ML)分别构建系统进化树,同种个体获得较高支持率,而不同种间的关系支持率较低,同时发现存在由多个种组成的巴卡鳢和南鳢复合支系。本研究表明,进行我国土著鳢科鱼类物种鉴定时COI基因是有效的工具,而进行外来观赏鱼鉴定,尤其是巴卡鳢、斯氏鳢等物种进行鉴定时,需结合多方面信息;COI基因不适合鳢科鱼类种间遗传进化关系的研究。     

基于Cyt b、ND1及ND2的DNA条形码在鰤属鱼类物种鉴定中的应用

为建立我国鰤属(Seriola)鱼类快速有效的分子鉴别技术,从DNA条形码角度出发,分析了线粒体细胞色素b (Cyt b)、NADH脱氢酶(ND1和ND2)基因在黄条鰤(Seriola lalandi)、高体鰤(Seriola dumerili)和五条鰤(Seriola quinqueradiata)等鰤属鱼类物种鉴定和系统进化以及地理区域鉴别中的适用性。结果显示,Cyt b基因表现出明显的A+T偏倚性,ND2基因序列突变速率较高,变异率为20.52%,ND2基因(Hd=0.900, Pi=0.082)的遗传多样性高于ND1 (Hd=0.874, Pi=0.077)和Cyt b (Hd=0.814,Pi=0.061)。比较了鰤属鱼类3种基因序列的结构特征,基于ND1和ND2基因计算的鰤属鱼类种间遗传距离都为种内遗传距离的10倍以上,但Cyt b基因对高体鰤和几内亚鰤(Seriola carpenteri)辨识力不足。系统进化分析显示,每个物种都形成单系分支,3个基因均能对我国3种鰤属鱼类进行鉴别,且都可有效区别来自全球3个不同水域的黄条鰤种群。因此,Cyt b、ND1和ND2基因不仅可作为鰤属鱼类物种鉴定的有效DNA条形码,还可作为不同地理种群划分和种质资源科学保护的依据,为我国鰤鱼养殖产业的持续健康发展和种质资源的可持续利用提供技术依据。