热带海洋学报 ›› 2025, Vol. 44 ›› Issue (1): 9-23.doi: 10.11978/2024043CSTR: 32234.14.2024043
黄红伟1,2,3(), 张志新3,4, 仲嘉5, 林强3,4, 郭宝英1,2(
), 严小军1,2(
)
收稿日期:
2024-02-07
修回日期:
2024-03-13
出版日期:
2025-01-10
发布日期:
2025-02-10
通讯作者:
郭宝英, 严小军
作者简介:
黄红伟(1998—), 女, 硕士研究生, 从事海洋分子生态学研究。email: h18596254737@163.com
基金资助:
HUANG Hongwei1,2,3(), ZHANG Zhixin3,4, ZHONG Jia5, LIN Qiang3,4, GUO Baoying1,2(
), YAN Xiaojun1,2(
)
Received:
2024-02-07
Revised:
2024-03-13
Online:
2025-01-10
Published:
2025-02-10
Contact:
GUO Baoying, YAN Xiaojun
Supported by:
摘要:
印太交汇区是海洋生物多样性起源的中心, 具有极高的生物多样性。随着全球气候的持续变化和人类活动影响的日益加剧, 生态系统逐渐呈现破碎化, 此背景下, 海洋鱼类在连通破碎化的生态系统和维持生物多样性中发挥重要的生态功能。探究印太交汇区代表鱼类的遗传结构和连通性将有助于明确不同种群间的遗传多样性格局和扩散路径, 从而为生物多样性保护提供科学支撑。本研究在印太交汇区5个代表区域 (中沙群岛、南沙群岛、西沙群岛、海南岛和菲律宾) 收集了八种珊瑚礁栖鱼类 (日本刺尾鱼Acanthurus japonicus、波纹钩鳞鲀Balistapus undulatus、尾纹九棘鲈Cephalopholis urodeta、栉齿刺尾鲷Ctenochaetus striatus、金带齿颌鲷Gnathodentex aureolineatus、四带笛鲷Lutjanus kasmira, 、黑边角鳞鲀Melichthys vidua和多带副绯鲤Parupeneus multifasciatus) 共309个样本, 最终获得515条线粒体细胞色素C氧化酶亚基Ⅰ(cytochrome C oxidase subunit I, COI) 基因和 16S rDNA 序列; 为使研究覆盖范围更加广泛, 同时在 GenBank 下载了以上八种鱼类在中国台湾岛、南沙群岛、菲律宾、印度尼西亚海域的线粒体COI基因序列, 共86条。基于此, 研究分析了以上7个代表区域不同群体间的遗传多样性和遗传分化,结果显示八种鱼类在研究区域整体具有较高水平的遗传多样性和较低的遗传分化,其中多带副绯鲤和波纹钩鳞鲀最为明显; 印度尼西亚、中国台湾岛和南海诸岛群体同样具有较高的遗传多样性。研究进一步利用物种分布模型和最小成本路径模型探究了不同种群间的连通性, 在此基础上, 我们共收集了八种鱼类133047条分布信息, 使用最大熵算法(maximum entropy model, MaxEnt)预测当前气候下物种适宜分布的区域, 并利用ArcGis 10.2 软件 SDMtoolbox v2.5工具计算不同种群间的连通性。种群连通性揭示了菲律宾东岸—苏拉威西岛是以上八种鱼类在印太交汇区的重要扩散路径, 南海诸岛(南沙、中沙和西沙群岛)连接了中国台湾岛、菲律宾和印度尼西亚的不同群体, 起到了物种扩散的连通枢纽作用。综上所述, 菲律宾、印度尼西亚、中国台湾岛和南海诸岛应成为维持遗传多样性和保护连通性的优先保护区。本研究强调在生物多样性保护中应综合考虑种群连通性和遗传多样性的重要性, 通过结合宏观和微观层面的研究结果, 以期实现更为有效的生物多样性保护。
中图分类号:
黄红伟, 张志新, 仲嘉, 林强, 郭宝英, 严小军. 印太交汇区八种鱼类群体遗传结构和连通性分析[J]. 热带海洋学报, 2025, 44(1): 9-23.
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表3
八种鱼类COI基因NCBI登录号"
物种 | 群体 | NCBI 登录号 | 物种 | 群体 | NCBI 登录号 |
---|---|---|---|---|---|
日本刺尾鱼 | 菲律宾 | KY570696.1 | 黑边角鳞鲀 | 印度尼西亚 | GU673788.1 |
菲律宾 | FJ582663.1 | 印度尼西亚 | GU673787.1 | ||
中国台湾岛 | KU944984.1 | 印度尼西亚 | GU673786.1 | ||
波纹钩鳞鲀 | 印度尼西亚 | GU674269.1 | 印度尼西亚 | JN312832.1 | |
印度尼西亚 | GU674268.1 | 多带副绯鲤 | 印度尼西亚 | GU673922.1 | |
印度尼西亚 | GU673764.1 | 印度尼西亚 | GU673921.1 | ||
印度尼西亚 | GU673727.1 | 印度尼西亚 | MN870573.1 | ||
印度尼西亚 | GU673724.1 | 印度尼西亚 | MN870495.1 | ||
印度尼西亚 | JN312867.1 | 印度尼西亚 | MN870185.1 | ||
中国台湾岛 | KU945199.1 | 印度尼西亚 | MN870017.1 | ||
中国台湾岛 | KU945198.1 | 印度尼西亚 | MN869966.1 | ||
中国台湾岛 | KT718610.1 | 印度尼西亚 | MN869947.1 | ||
菲律宾 | FJ582893.1 | 印度尼西亚 | MN869941.1 | ||
尾纹九棘鲈 | 印度尼西亚 | MN870605.1 | 印度尼西亚 | JN312859.1 | |
印度尼西亚 | MN870316.1 | 南沙群岛 | KY371927.1 | ||
印度尼西亚 | MN870305.1 | 南沙群岛 | KY371926.1 | ||
印度尼西亚 | MN870241.1 | 南沙群岛 | KY371925.1 | ||
印度尼西亚 | MN869950.1 | 中国台湾岛 | KU944153.1 | ||
印度尼西亚 | JN313107.1 | 中国台湾岛 | KU944152.1 | ||
印度尼西亚 | JN312862.1 | 中国台湾岛 | KU944146.1 | ||
菲律宾 | KU064518.1 | 中国台湾岛 | KU944145.1 | ||
菲律宾 | KU064517.1 | 中国台湾岛 | KU944144.1 | ||
菲律宾 | KU064516.1 | 中国台湾岛 | KU944142.1 | ||
菲律宾 | KF009579.1 | 金带齿颌鲷 | 印度尼西亚 | GU674368.1 | |
菲律宾 | KF009578.1 | 印度尼西亚 | GU674365.1 | ||
菲律宾 | KC970463.1 | 印度尼西亚 | MN870418.1 | ||
菲律宾 | FJ583015.1 | 印度尼西亚 | MN869944.1 | ||
菲律宾 | FJ583014.1 | 南沙群岛 | KY371565.1 | ||
菲律宾 | FJ583013.1 | 南沙群岛 | KY371564.1 | ||
菲律宾 | FJ583012.1 | 南沙群岛 | KY371563.1 | ||
中国台湾岛 | KU943492.1 | 南沙群岛 | KY371562.1 | ||
中国台湾岛 | KU943491.1 | 南沙群岛 | KY371561.1 | ||
中国台湾岛 | KU943459.1 | 南沙群岛 | KY371560.1 | ||
中国台湾岛 | KU892843.1 | 南沙群岛 | KY371559.1 | ||
栉齿刺尾鲷 | 印度尼西亚 | GU673965.1 | 四带笛鲷 | 南沙群岛 | KY371696.1 |
印度尼西亚 | MN870174.1 | 南沙群岛 | KY371695.1 | ||
印度尼西亚 | MN870008.1 | 南沙群岛 | KY371694.1 | ||
印度尼西亚 | GU673967.1 | 南沙群岛 | KY371693.1 | ||
印度尼西亚 | JN311616.1 | 南沙群岛 | KY371692.1 | ||
中国台湾岛 | KU944980.1 | 南沙群岛 | KY371691.1 | ||
中国台湾岛 | KU893059.1 | 南沙群岛 | KY371690.1 | ||
中国台湾岛 | KU892976.1 | 南沙群岛 | KY371689.1 |
表4
基于COI基因和16S序列的群体遗传多样性"
物种 | 群体 | 序列数(n) | 变异位点数目(S) | 单倍型数量(h) | 单倍型(基因) 多样性(Hd ) | 核苷酸多样性(π) | 核苷酸差异的平均数(K) | |||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
COI | 16S | COI | 16S | COI | 16S | COI | 16S | COI | 16S | COI | 16S | |||
日本 刺尾鱼 | 西沙群岛 | 7 | 6 | 2 | 1 | 2 | 2 | 0.571 | 0.333 | 0.002 | 0.001 | 1.143 | 0.333 | |
南沙群岛 | 7 | 10 | 6 | 2 | 4 | 3 | 0.810 | 0.378 | 0.004 | 0.001 | 2.381 | 0.400 | ||
菲律宾 | 8 | 4 | 6 | 112 | 6 | 4 | 0.893 | 1.000 | 0.004 | 0.135 | 2.071 | 74.000 | ||
整体 | 22 | 20 | 6 | 135 | 6 | 8 | 0.779 | 0.589 | 0.003 | 0.056 | 1.779 | 30.826 | ||
波纹 钩鳞鲀 | 中沙群岛 | 6 | 9 | 3 | 1 | 3 | 2 | 0.600 | 0.500 | 0.002 | 0.001 | 1.000 | 0.500 | |
南沙群岛 | 4 | 12 | 0 | 4 | 1 | 4 | 0.000 | 0.455 | 0.000 | 0.001 | 0.000 | 0.667 | ||
中国台湾岛 | 3 | - | 2 | - | 3 | - | 1.000 | - | 0.002 | - | 1.333 | - | ||
印度尼西亚 | 6 | - | 3 | - | 3 | - | 0.733 | - | 0.002 | - | 1.200 | - | ||
整体 | 19 | 21 | 113 | 5 | 8 | 5 | 0.795 | 0.486 | 0.105 | 0.001 | 57.924 | 0.638 | ||
尾纹 九棘鲈 | 中沙群岛 | 10 | 11 | 7 | 3 | 7 | 4 | 0.867 | 0.709 | 0.003 | 0.002 | 1.711 | 0.909 | |
西沙群岛 | 11 | 12 | 4 | 3 | 5 | 4 | 0.709 | 0.561 | 0.002 | 0.001 | 0.873 | 0.742 | ||
南沙群岛 | 19 | 23 | 50 | 88 | 11 | 7 | 0.830 | 0.806 | 0.030 | 0.024 | 15.930 | 13.024 | ||
菲律宾 | 10 | - | 5 | - | 5 | - | 0.756 | - | 0.003 | - | 1.489 | - | ||
中国台湾岛 | 4 | - | 5 | - | 2 | - | 0.500 | - | 0.005 | - | 2.500 | - | ||
印度尼西亚 | 7 | - | 5 | - | 6 | - | 0.952 | - | 0.004 | - | 2.095 | - | ||
整体 | 61 | 46 | 61 | 88 | 23 | 8 | 0.799 | 0.739 | 0.013 | 0.014 | 6.787 | 7.305 | ||
栉齿 刺尾鲷 | 西沙群岛 | 5 | 4 | 62 | 14 | 4 | 3 | 0.900 | 0.833 | 0.071 | 0.018 | 37.200 | 9.167 | |
南沙群岛 | 20 | 21 | 67 | 17 | 11 | 9 | 0.842 | 0.800 | 0.058 | 0.012 | 30.200 | 6.210 | ||
中国台湾岛 | 3 | - | 3 | - | 2 | - | 0.667 | - | 0.004 | - | 2.000 | - | ||
印度尼西亚 | 5 | - | 11 | - | 4 | - | 0.900 | - | 0.008 | - | 4.400 | - | ||
整体 | 33 | 25 | 77 | 18 | 17 | 10 | 0.822 | 0.787 | 0.050 | 0.013 | 26.426 | 6.500 | ||
金带 齿颌鲷 | 中沙群岛 | 6 | 6 | 1 | 0 | 2 | 1 | 0.333 | 0.000 | 0.001 | 0.000 | 0.333 | 0.000 | |
西沙群岛 | 5 | 20 | 0 | 1 | 1 | 2 | 0.000 | 0.100 | 0.000 | 0.000 | 0.000 | 0.100 | ||
南沙群岛 | 12 | 19 | 3 | 2 | 4 | 3 | 0.455 | 0.205 | 0.001 | 0.000 | 0.500 | 0.211 | ||
印度尼西亚 | 4 | - | 2 | - | 3 | - | 0.833 | - | 0.002 | - | 1.167 | - | ||
整体 | 27 | 45 | 4 | 3 | 5 | 4 | 0.393 | 0.130 | 0.001 | 0.000 | 0.484 | 0.133 | ||
四带笛鲷 | 西沙群岛 | 19 | 21 | 37 | 11 | 12 | 5 | 0.836 | 0.538 | 0.021 | 0.006 | 12.357 | 3.048 | |
南沙群岛 | 13 | 24 | 5 | 6 | 6 | 3 | 0.641 | 0.163 | 0.002 | 0.001 | 0.897 | 0.500 | ||
整体 | 32 | 45 | 41 | 17 | 16 | 7 | 0.756 | 0.358 | 0.014 | 0.003 | 8.482 | 1.859 | ||
黑边 角鳞鲀 | 中沙群岛 | 25 | 33 | 5 | 7 | 5 | 8 | 0.470 | 0.384 | 0.002 | 0.001 | 0.907 | 0.481 | |
西沙群岛 | 10 | 5 | 3 | 5 | 3 | 4 | 0.644 | 0.900 | 0.002 | 0.004 | 1.267 | 2.000 | ||
南沙群岛 | 15 | 27 | 6 | 11 | 4 | 9 | 0.600 | 0.604 | 0.003 | 0.002 | 1.429 | 1.083 | ||
菲律宾 | 11 | 10 | 6 | 5 | 5 | 5 | 0.618 | 0.667 | 0.002 | 0.002 | 1.091 | 1.000 | ||
印度尼西亚 | 4 | - | 3 | - | 3 | - | 0.833 | - | 0.003 | - | 1.500 | - | ||
整体 | 65 | 75 | 13 | 24 | 11 | 21 | 0.562 | 0.538 | 0.002 | 0.002 | 1.136 | 0.871 | ||
多带 副绯鲤 | 中沙群岛 | 10 | 10 | 3 | 17 | 4 | 10 | 0.533 | 1.000 | 0.002 | 0.012 | 0.867 | 6.911 | |
西沙群岛 | - | 3 | - | 9 | - | 3 | - | 1.000 | - | 0.010 | - | 6.000 | ||
南沙群岛 | 10 | 7 | 3 | 12 | 4 | 7 | 0.644 | 1.000 | 0.001 | 0.010 | 0.756 | 5.571 | ||
中国台湾岛 | 6 | - | 4 | - | 4 | - | 0.867 | - | 0.003 | - | 1.533 | - | ||
海南岛 | 6 | 6 | 4 | 15 | 3 | 6 | 0.600 | 1.000 | 0.002 | 0.011 | 1.333 | 6.533 | ||
印度尼西亚 | 10 | - | 7 | - | 7 | - | 0.911 | - | 0.004 | - | 1.978 | - | ||
整体 | 42 | 26 | 15 | 17 | 13 | 21 | 0.711 | 0.982 | 0.002 | 0.007 | 1.266 | 4.255 |
表5
基于Maxent模型评估8种鱼类的模型预测能力"
物种 | AUC (mean ± SD) | TSS (mean ± SD) | Boyce (mean ± SD) |
---|---|---|---|
日本刺尾鱼 | 0.904 ± 0.093 | 0.806 ± 0.166 | 0.757 ± 0.263 |
波纹钩鳞鲀 | 0.988 ± 0.003 | 0.924 ± 0.030 | 0.882 ± 0.095 |
尾纹九棘鲈 | 0.986 ± 0.003 | 0.934 ± 0.017 | 0.847 ± 0.075 |
栉齿刺尾鲷 | 0.989 ± 0.005 | 0.934 ± 0.025 | 0.943 ± 0.046 |
金带齿颌鲷 | 0.983 ± 0.010 | 0.903 ± 0.053 | 0.811 ± 0.107 |
四带笛鲷 | 0.986 ± 0.003 | 0.907 ± 0.015 | 0.987 ± 0.008 |
黑边角鳞鲀 | 0.988 ± 0.007 | 0.912 ± 0.049 | 0.778 ± 0.100 |
多带副绯鲤 | 0.986 ± 0.007 | 0.944 ± 0.016 | 0.947 ± 0.032 |
表6
基于Maxent模型预测8种鱼类的环境变量重要性"
物种 | 深度 | 海表年平均盐度 | 海表年平均盐度范围 | 海表年平均温度 | 海表年平均温度范围 |
---|---|---|---|---|---|
日本刺尾鱼 | 1 | 0 | 0.428 | 0.026 | 0 |
波纹钩鳞鲀 | 1 | 0.138 | 0.065 | 0.025 | 0.233 |
尾纹九棘鲈 | 0.999 | 0.116 | 0.113 | 0.006 | 0.152 |
栉齿刺尾鲷 | 0.998 | 0.085 | 0.134 | 0.059 | 0.124 |
金带齿颌鲷 | 0.999 | 0.052 | 0.164 | 0.117 | 0.094 |
四带笛鲷 | 0.941 | 0.011 | 0.018 | 0.098 | 0.014 |
黑边角鳞鲀 | 0.988 | 0.100 | 0.172 | 0.031 | 0.380 |
多带副绯鲤 | 0.980 | 0.099 | 0.074 | 0.109 | 0.019 |
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