连城扁圆吻鲴池塘群体遗传多样性分析

文/林炳明 李吉明 张小东 张智

本研究基于DNA条形码技术，对连城扁圆吻鲴池塘群体的序列变异、遗传多样性和种群历史动态进行分析。结果表明，连城扁圆吻鲴池塘群体的遗传多样性低于已报道的鲴亚科其他鱼类，应通过增加亲本数量、增加不同品系的亲本来源进行人工繁殖等措施，保证连城扁圆吻鲴池塘群体基因库的稳定，提高遗传多样性，维持种质资源活力。

扁圆吻鲴（Distoechodon compressus），隶属于鲤科，鲴亚科，圆吻鲴属，是一种主要分布于我国福建、江西、台湾的小型淡水经济鱼类。扁圆吻鲴能够显著控制水体藻类暴发，在改善内河水质，特别是在美化乡村河流环境上发挥了重要作用，具有重要的生态意义。随着人工繁育技术的攻克，扁圆吻鲴在福建省龙岩市已成为主要增殖对象，体现了较高的生态效益和社会效益。

DNA条形码（DNA barcode）作为一种重要的分子生物学技术，不仅使传统分类学研究得到了进一步发展，而且加速了生物资源的保藏、鉴定和遗传多样性评估工作，推动了生物资源的有效利用。目前，DNA条形码技术广泛应用于经济水产品贸易领域和生物多样性资源评估等方面。

随着扁圆吻鲴增殖技术的发展，其遗传多样性和种群结构，特别是种群遗传学特征需得到关注，以避免出现近交衰退等情况，而目前尚无扁圆吻鲴遗传多样性的相关研究报道。本研究基于DNA条形码技术对扁圆吻鲴连城池塘群体的遗传多样性进行评估，以期更全面了解扁圆吻鲴种质资源，同时为将来DNA条形码技术在渔业资源调查、渔业监管和生物多样性保护等方面的应用提供科学依据。

一、材料与方法

（一）研究材料

扁圆吻鲴样本采自福建省连城县吉明鱼苗养殖有限公司，样本量为30尾。采集的扁圆吻鲴样本根据《福建鱼类志》进行物种鉴定后，取背部肌肉保存于95%浓度的酒精溶液中，备用。

（二）室内实验

剪取15mg肌肉组织，通过高盐法提取扁圆吻鲴基因组总DNA，利用超微量紫外可见光分光光度计，检测所提取的DNA浓度和纯度。采用鱼类DNA条形码通用引物（线粒体COⅠ基因；引物序列：正向5'-TCAACCA ACCACAAAGACATTGGCAC-3'；反向5'-TAGACTTCTGGGTGGCCA AAGAATCA-3'）。PCR反应总体积为30μL，包括10×PCR buffer3μL、dNTP 1.5μL、上下游引物各1μL、基因组DNA模板1μL、Taq酶0.25μL、dd H2O 22.25μL；PCR程序设定为：94℃预变性4min；94℃变性30s，54℃退火45s，72℃延伸1min，以上反应35次循环；最后72℃延伸10min。PCR产物经1.2%浓度琼脂糖凝胶电泳检测后，送上海生工生物工程有限公司进行测序。

（三）数据分析

通过ClustalX和Seaview软件进行比对、校正并保存为不同格式的文件。序列变异、碱基组成等信息通过MegaX软件进行分析，计算整体碱基转换颠换比（transition/transversion）。利用DnaSP软件计算扁圆吻鲴池塘群体的单倍型多样性（Haplotypediversity，Hd）和核苷酸多样性（Nucleotidediversity，Pi），并分析单倍型组成情况。利用Arlequin软件对全部个体进行Tajima's D和Fu's Fs中性检验，同时，结合DnaSP软件进行的核苷酸错配分析，判断群体历史动态是否经历了群体扩张或瓶颈效应。

二、结果与讨论

（一）序列变异情况

扁圆吻鲴标本

本研究共获得连城扁圆吻鲴池塘群体29条线粒体COⅠ基因序列，长度为651bp。共检测到13个变异位点，占总碱基数的2.0%，其中，单突变位点12个、多态信息位点1个。变异位点数量远低于其他鲤科鱼类，表明扁圆吻鲴多样性程度较低，种质资源较单一。所有个体的平均碱基组成分别为：A（25.48%）、T（29.03%）、G（18.45%）、C（27.04%）。A+T的含量显著高于C+G的含量，碱基组成存在强烈的偏倚现象。碱基转换颠换比高达219.997，这一结果远高于其他鲤科鱼类的研究结果，表明该序列进化更为保守。

（二）单倍型分布情况

在获得的29条线粒体COⅠ基因序列中，仅检测到3个单倍型，其中，2个单倍型为共享单倍型，Hap-1包含25个个体，Hap-2包含3个个体，Hap-3仅有1个个体。

（三）遗传多样性情况

经计算，连城扁圆吻鲴池塘群体的单倍型多样性为0.254，核苷酸多样性为0.00157。与已报道的鲴亚科鱼类遗传多样性相比（表1），结果显示，连城扁圆吻鲴池塘群体的单倍型多样性仅高于细鳞鲴千岛湖（富文）（临歧）两群体，核苷酸多样性仅高于银鲴钱塘江群体，遗传多样性水平偏低。

表1 已报道的基于COI基因的鲴亚科鱼类遗传多样性比较

（四）群体历史动态

种群历史动态分析是通过保守序列的核苷酸变异情况，推断该种群的进化速率及其进化历史事件。目前，主要以Tajima's D和Fu's Fs两种常用指标，进行种群历史上是否存在扩张的判定。当检测到二者呈显著负值，则表明该种群在历史上存在扩张迹象，而两个值趋于0时则说明种群历史保持稳定。本研究基于Arlequin软件中性检验结果显示：Tajima's D值为-2.30148（p＜0.01），呈显著负值，但Fu's Fs值为1.63749（p=0.829），未呈显著负值。相对而言，Fu's Fs检验对种群扩张更加敏感。因此，连城扁圆吻鲴池塘群体的规模保持相对稳定，未出现扩张迹象。错配分析也支持这一观点。

此外，有学者以0.5和0.5%作为判断遗传多样性Hd和Pi大小的阈值，并基于此提出种群进化历史模型。本研究遗传多样性结果显示，连城扁圆吻鲴池塘群体的Hd和Pi小于0.5或0.5%，提示该群体可能近期经历了瓶颈效应（bottleneck effect）或奠基者效应（founder effect）。尽管本研究对象为池塘群体，但无论基于线粒体COⅠ基因的遗传多样性分析，还是基于中性检验或种群进化历史模型分析，都显示扁圆吻鲴池塘种群遗传多样性水平较低，需引起重视。

三、结论

生物的遗传多样性水平是生物适应环境和长期进化的产物，能够直观地显示生物资源现状及其开发利用情况，是评估生物资源现状的一个重要参数。遗传多样性越高，即遗传变异越丰富，生物的进化潜力就越大，生物对环境的适应能力就越强，其生存竞争力就越强。

本研究通过DNA条形码技术，对连城扁圆吻鲴池塘群体的序列变异、遗传多样性和种群历史动态进行了分析，同时与已报道的鲴亚科鱼类进行比较，发现连城扁圆吻鲴池塘群体的遗传多样性水平明显偏低。而人工选育过程容易发生奠基者效应、遗传漂变、瓶颈效应或近交衰退等现象，威胁着种质资源的可持续利用。因此，在未来的资源利用和繁育等实际生产中，应加强对连城扁圆吻鲴池塘群体遗传多样性的保护，采取有效措施，如增加亲本数量、增加不同亲本来源或选择遗传多样性较高的亲本等方式，对连城扁圆吻鲴池塘群体进行良种选育，尽量加大有效繁殖群体的数量，降低近交衰退几率。建议采取家系选育技术，筛选与表型相关的分子标记，进行多性状复合育种，提高选育效率，以保证封闭群体基因库稳定，保证扁圆吻鲴种质资源健康、稳定。