中国鲎3个地理群体遗传多样性的等位酶分析

时间:2014-02-10 22:22:52

【摘要】[摘要]应用等位酶技术对漳浦、连江和温州3个地理群体的中国鲎遗传多态性进行分析．实验结果发现：6个酶系统的1O个位点中有6个为多态性位点

[摘要]应用等位酶技术对漳浦、连江和温州3个地理群体的中国鲎遗传多态性进行分析．实验结果发现：6个酶系统的1O个位点中有6个为多态性位点，共获得21个等位基因；大部分位点在3个群体中偏离Hardy．Weinberg平衡；在物种水平上，有效等位基因数为1．635，观察杂合度为0．456，期望杂合度为0．306，香依指数为0．486，表明中国鲎的遗传多样性较高；F一统计量(FsT)平均为0．0475，表明中国鲎遗传差异主要存在于群体内；遗传一致度平均为0．969，遗传距离平均为0．0315，表明中国鲎群体间遗传分化较低；基因流平均为5．0120，显示群体间存在较大的基因交流．由此认为3个群体属于同一个繁殖群体．在进行鲎物种保护的同时，要加强对其遗传多样性的保护．

[关键词]中国鲎；等位酶；遗传多样性

   O引言

       中国鲎(Tachypleustridentatus)是古老的大型海洋底栖节肢动物，隶属于肢口纲(Merostomata)，剑尾目(Xiphosura)．中国鲎具有巨大的经济价值和药用价值，沿海民众把鲎当作美食和独特中药材，用鲎血细胞溶解液制备的鲎试剂则是目前检测内毒素应用最广、最有效的试剂r1】．中国鲎曾广泛分布于长江口以南的东海和南海海域J，最北达舟山群岛的岱山[3]，最南至北部湾海域I43．自20世纪80年代以来，鲎资源遭遇过度捕捞，鲎栖息地(潮间带、浅海)受到严重破坏，以及海域深受污染，这些因素使得近3O年来中国海域的鲎资源急剧下降，面临枯竭．鲎资源保护管理已成为当务之急．评估分析种群的遗传多样性特点、遗传变异水平、种群遗传结构、种群分化特点、基因流程度等可为科学有效地制定物种保护策略提供重要的理论指导依据J．尽管DNA水平上用于分析种群遗传变异的分析技术发展迅速，但等位酶电泳分析技术因其方法简单、不需要复杂的仪器、费用相对低，仍较为广泛地应用于物种间亲缘关系比较、系统分类、群体遗传、遗传变异、生物进化与演化J．有关鲎的酶学仅见于Selander等应用10种等位酶分析美洲鲎的遗传多样性]，而目前对中国鲎的等位酶分析未见任何研究报道．本研究采用垂直聚丙烯酰胺凝胶电泳技术，进行中国鲎3个地理群体的遗传多样性分析，以期为中国鲎的资源保护管理提供理论依据和指导．1材料与方法1．1材料的采集与样品的制备中国鲎采集于福建漳浦(zP，25只，23。4812．18”N，117。3352．91”E)、福建连江(U，l3只，26。l355．94”N，119。4218．89”E)和浙江温州(WZ，25只，27。573．5N，121。659．67E)等海域，采样时间为2008年7—9月．活体运回后暂养于集美大学水产养殖试验场，取每个个体的肠组织，置于一8O℃冰箱保存备用．取样品0．5g加入约800mL的预冷s—HC1组织缓冲液(0．01mol／L，pH=7．0)冰浴研磨匀浆，4℃12000r／min离心15min，取上清液，按2：1体积比加入体积分数为4O％的蔗糖溶液及20溴酚蓝，制备好的酶提取液直接用于电泳或置4℃冰箱短期保存以便备用．1．2电泳和染色r电泳和染色方法参见文献[8]．1．3酶谱分析和数据处理酶谱的判译和数据处理采用文献[9]的数理统计方法．等位基因频率、多态位点百分率、平均每位点有效等位基因数、平均每位点期望杂合度、平均每位点的观察杂合度、遗传距离、遗传一致度和F采用POPGENE1．32软件进行数据统计分析，统计方法参考文献[10—11]．2实验结果2．1等位基因频率山梨醇脱氢酶(SDH)、酯酶(EST)、过氧化氢酶(CAT)、天冬氨酸转氨酶(AAT)、苹果酸脱氢酶(MDH)和苹果酸酶(ME)等6种酶系统共记录了10个基因座位，其中6个座位具有多态性，多态性比率为6O％．共检测到10个酶位点21个等位基因，各位点中等位基因数最多的是Est一2，具有4个等位基因(见表1)．中国鲎3个群体等位基因频率为0．0200一1．0000，以等位基因频率小于等于0．99为多态位点的标准1。。，在10个位点中，Sdh—l、Est一1、Est一2、Cat—l、Mdh一1、Me一1等6个位点为多态位点．等位基因频率小于0．1的等位基因有：漳浦群体的Est一2口和Mdh一1c，连江群体的Mdh—lc，温州群体的Est—lb、Est一2a和Est一2d．2．3中国鲎群体遗传多样性从中国鲎3个群体6个酶系统中共获得10个位点，其中Sdh一2、Aat一1、Aat一2和Mdh一2为单态位点，Sdh一1、Est一1、Est一2、Cat一1、Mdh一1、Me一1为多态位点，位点Sdh一1、Est—l、Est一2和Mdh一1具有2个以上等位基因．各群体中，每个位点等位基因平均数A介于1．900—2．100之间，总体平均为2．1O0；平均每个位点有效等位基因数A介于1．476～1．71l之间，总体平均为1．635；多态位点百分数P介于5O％一60％之间，总平均为60％；观察杂合度介于0．356—0．560，总体平均为0．456；期望杂合度介于0．242—0．347，总体平均为0．306．香依指数各群体为0．384～0．502，总体平均为0．486．3个群体中，漳浦群体的遗传多样性最低．3讨论等位酶作为基因表达的直接或间接产物，其多态性越高、越复杂，表明其遗传类型越丰富，适应环境能力越强，而且多态性越高，其作为分子标记分析生物遗传多样性就越有意义¨．本研究分析的中国鲎6个酶系统l0个酶位点中，6个位点具有多态性，3个位点具有2个以上的等位基因，基因多态性较丰富．因此，等位酶电泳技术可做为中国鲎遗传多样性分析的有用工具．本实验中，3个群体大部分多态位点显示杂合体过剩，可能原因是极度近交．自20世纪80年代以来，中国鲎资源在中国沿海急剧衰竭，存在极度近交的可能．极度近交也可能导致杂合子过剩．而Pudovkin等¨3j也指出若亲本的数量越少，父本和母本的等位基因频率差异可能性越大，则后代的杂合子过剩越严重．所以可能是极度近交的原因引起中国鲎杂合子过剩和偏离Hardy—Weinberg平衡．另外，本研究3个群体的样本数仅为l3或25，个体数偏少，则这些个体可能来自少数几个亲本，因而表现为杂合体过剩．部分位点显示杂合体缺乏，其原因可能是：杂合体选择压力、Wahlund效应、近交及无效基因存在等引起的．而3个群体中大部分多态性位点偏离Hardy—Weinberg平衡，说明种群内不是随机交配的，原因可能在于杂合体过量、近交或者是自然选择作用导致基因频率的改变或基因漂变等．本研究结果表明，中国鲎多态位点比例较高(60％)，有效等位基因数为1．635，观察杂合度平均为0．456，期望杂合度平均为0．306，比大西洋西岸的美洲鲎等位酶1O个位点所获得的期望杂合度(0．25)还稍高，因此，中国鲎的遗传多样性较高，其中，温州群体的多态性最高，漳浦群体最小．温州群体取材于浙江温州洞头岛周边的海域，海域较广阔，鲎的活动范围广，鲎的资源也较丰富，可能较其他群体来讲更接近孟德尔遗传群体，从温州群体的固定指数检验杂合体过剩，且还有一个位点Est一2符合Hardy—Weinberg平衡，也同样说明这个问题．而漳浦群体取材于东山湾，东山湾是个半封闭的海湾，增加了其近交的机会．中国鲎3个群体F一统计量F”基因流Ⅳ、遗传一致度，和遗传距离D统计结果表明遗传分化主要存在群体内，群体间遗传分化较低，不同群体间存在基因交流，群体间的遗传差异很小．漳浦采样点和温州采样点直线距离长达560km，但这3个群体间仍存在基因交流，属于同一繁殖种群，说明中国鲎可能具有长距离迁徙的特性，但目前对中国鲎长距离迁徙的特性尚无人研究．中国鲎是一种底栖缓慢运动的动物，虽然它还能进行游泳运动，但似乎其迁徙能力并不强．中国鲎这样数百公里的迁徙运动，是否受到海流的推动，这个问题有待于进一步研究．近年来，随着对中国鲎的过度捕捞及海域环境的恶化，中国鲎资源趋于匮乏．虽然野生鲎资源的急剧下降已引起有关部门的重视，但仍未采取有效的保护措施．若不立马采取有效措施，中国鲎的遗传多样性将会快速下降，甚至这一物种很快就会在中国海域消失．注重物种保护的同时，还要注重保护其遗传多样性．建议漳浦、连江和温州3个群体中国鲎属于同一管理单元加以保护．并根据种群的遗传多样性(尤其是等位基因多样性)特点来确定优先保护种群的原则¨引，据本文结果，其保护的优先顺序应是连江群体一温州群体一漳浦群体．一般认为等位基因频率小于0．1的等位基因为稀有等位基因，中国鲎3个群体中等位基因频率小于0．1的等位基因有6个，较为丰富．因此在保护物种的同时，还要注重对稀有基因的保护．由于等位酶电泳技术仅能揭示生物变异的30％Ⅲ，因此等位酶信息具有其片面性，为了更全面地了解中国鲎的遗传结构特点，有必要应用其他的分子标记手段，如微卫星标记或线粒体标记等，从DNA水平进一步综合分析．并且仅有3个群体的信息量相当有限，进一步研究必须增加群体数和每个群体的样本数，这样得到的结论才更加可靠．

[参考文献]
[1]SHUSTERCN，BARLOW RB．TheAmeircanhorseshoecrab[M]．Harvard：HavrardUnivesrityPress，2003，364．377．[2]廖永岩，李晓梅．中国海域鲎资源现状及保护策略[J]．资源科学，2001，23(2)：53-57．[3]王彝豪．中国鲎在我国分布之北界[J]．海洋科学，1984(1)：38．[4]黄宗国．中国海洋生物种类与分布[M]．北京：海洋出版社，1994．[5]AVISEJC，HAMRICKJL．Conservationgeneitcs：easehistoiresfromnature[M]．Massachusetts：KluwerAcademicPublishesr，1996．1-5．[6]RIDGWAYT．Allozymeelectrophoresisstillrepresentsapowerfultechniqueinthemanagementofcoralreefs[J]．Biodi—vesrityand Consevration，2005，14：135-149．[7]SELANDERRK，YANGSY，LEWONTINRC，eta1．Geneticvariationinhtehosresheo crab(Limuluspolyphemus)，aphylogenetierelic[J]．Evoluiton，1970，24：402—414．[8]林文燕，翁朝红，杨江东，等．中国鲎(Tachypleustridentatus)同工酶组织器官特异性表达分析[J]．集美大学学报：自然科学版，2010，15(5)：333-337．

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