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热带海洋学报 >

2018 , Vol. 37 >Issue 3: 65 - 72

DOI: https://doi.org/10.11978/2017084

斑节对虾3个野生群体遗传多样性的微卫星标记分析

  • 赵志英 , 1, 2 ,
  • 梁丽运 2 ,
  • 白丽蓉 1, 2
展开
  • 1. 海南省海洋与渔业科学院 海南 海口 571126
  • 2. 海南省热带海水养殖技术重点实验室 海南 琼海 571429

作者简介：赵志英(1968—), 男, 海南东方市人, 博士, 副研究员, 从事水生动物遗传育种及病害防治研究。E-mail: zhaozhying@163.com

收稿日期: 2017-07-30

  要求修回日期: 2017-10-17

  网络出版日期: 2018-05-03

基金资助

海南省应用技术研发与示范推广专项(ZDXM2015025)

收起

Analysis of genetic diversity among three wild populations of Penaeus monodon using microsatellite marker

  • ZHAO Zhiying , 1, 2 ,
  • LIANG Liyun 2 ,
  • BAI Lirong 1, 2
Expand
  • 1. Hainan Academy of Ocean and Fisheries Sciences, Haikou 571126 China
  • 2. Hainan Key Laboratory of Tropical Marine Culture Technology, Qionghai 571429, China
Corresponding author: ZHAO Zhiying. E-mail:

Received date: 2017-07-30

  Request revised date: 2017-10-17

  Online published: 2018-05-03

Supported by

Application Technology R & D and Demonstration Project of Hainan Province (ZDXM2015025)

Copyright

热带海洋学报编辑部
Fold

摘要

为探究不同地理条件下斑节对虾天然群体的遗传多样性和遗传分化水平, 选用14对简单重复序列(simple sequence repeat, SSR)特异引物对广东湛江、海南三亚、海南琼海的斑节对虾天然群体共计90尾个体进行微卫星标记分析, 每对引物检测出的等位基因数为2~4不等, 平均2.7。3个群体(湛江、三亚、琼海)平均有效等位基因分别为1.9081、1.9715和2.0185, 平均多态信息含量分别为0.3864、0.3926和0.4078, 总的平均期望杂合度(0.4605 )明显高于观测杂合度(0.4046), 表明3个群体遗传多样性水平为中等, 且存在杂合度缺失的现象。种群分化指数和遗传距离分析表明, 在不同群体间已产生了遗传分化, 但是分化较小; 三亚群体和琼海群体之间的亲缘关系最近, 而与湛江群体的亲缘关系最远。分子方差分析表明, 群体间的遗传变异指数为8%, 群体内个体间的遗传变异指数为92%, 基因分化主要发生在群体内, 而不是群体之间。

关键词： 斑节对虾; 微卫星标记; 群体; 遗传多样性; 遗传分化

本文引用格式

赵志英 , 梁丽运 , 白丽蓉 . 斑节对虾3个野生群体遗传多样性的微卫星标记分析[J]. 热带海洋学报, 2018 , 37(3) : 65 -72 . DOI: 10.11978/2017084

Abstract

Genetic diversity and genetic differentiation among 90 individuals of Penaeus monodon from three wild populations (Zhanjiang, Sanya, and Qionghai) were investigated by using 14 pairs of simple sequence repeat (SSR) specific primers. The number of alleles detected by each pair of primers ranged from 2 to 4, with the average of 2.7. The mean polymorphism information contents of the three populations were 0.3864, 0.3926, and 0.4078, respectively; and the mean effective numbers of alleles were 1.9081, 1.9715 and 2.0185, respectively. The average expected heterozygosity (0.4605) of the three populations was significantly higher than the observed heterozygosity (0.40469), indicating moderate polymorphism and the existence of heterozygosity deficiency among the three populations. The results of genetic distances and genetic similarity showed that the genetic differentiation among the three populations was low; genetic variation occurred mainly within populations, not among populations. The genetic relationship of Sanya and Qionghai populations was the closest, while that of Sanya and Zhanjiang populations was the farthest. Analysis of molecular variance (AMOVA) revealed that most of the genetic variation resided within populations (92%), and less, among populations (8%), suggesting rich genetic diversity level within populations.

Key words： Penaeus monodon; microsatellite marker; population; genetic diversity; genetic differentiation

斑节对虾Penaeus monodon 俗名草虾, 属于对虾科对虾属, 广泛分布于西太平洋和印度洋沿岸的大部分地区, 在我国的东南沿海包括海南、广东、广西、浙江、福建以及台湾省沿岸都有分布。斑节对虾具有适应性强、生长快、个体大和产量高等特点, 是我国南方重要的对虾养殖种类。目前, 国内用于生产的斑节对虾亲虾主要来源于东南亚国家和我国海南的野生种群。随着斑节对虾养殖的迅速发展, 由于对其野生资源的过度捕捞以及栖息地的环境破坏等原因,斑节对虾的野生资源量急剧下降,其种质资源已经遭到一定程度的破坏(Sokal et al,1989;Lucien-Brun,1997; 周发林 等, 2006)。例如三亚海区成熟斑节对虾资源量已锐减(周发林 等, 2006), 可持续发展受到威胁。因而, 开展斑节对虾野生群体遗传结构、遗传多样性的研究, 对制定其保护措施和资源的利用显得尤为重要。遗传多样性和遗传结构是一个物种的重要特征, 遗传多样性反映一个物种适应环境的能力和对环境变迁持续进化的潜力, 遗传结构的空间分布与物种的繁育机制密切相关, 同时反映生态适应进化、环境变迁与自然选择的效应(Sokal et al,1989)。20世纪90年代中期以来, 由于微卫星具有数量多、在基因组内分布均匀、多态性信息丰富、易于检测等优点而作为检测对虾遗传变异和种群分化的主要遗传标记。目前, 国外对斑节对虾种群遗传多样性、种群分化等方面均有大量的研究(Benzie, 2000; Supungul et al, 2000; Xu et al, 2000; Sugama et al, 2002),国内对斑节对虾种质资源也开展了不少研究, 主要从同工酶分析其遗传变异(杜晓东 等, 2004)或从线粒体DNA 16SrRNA序列变异分析、mtDNA控制区序列多态性等方面研究斑节对虾野生群体的遗传多样性(周发林 等, 2006, 2009; 姜永杰 等, 2006), 或应用RAPD进行种群遗传多样性分析(李康 等, 2005; 谭树华 等, 2005), 而应用微卫星技术从分子水平上揭示其遗传多样性的研究尚较少(苏天凤 等, 2010), 尤其是有关海南三亚海域、琼海海域等斑节对虾群体之间的群体遗传多样性、遗传结构、群体间的基因流状况等研究尚鲜见报道, 难以满足海南斑节对虾资源的合理开发和有效利用。
本研究应用微卫星标记技术对南海区的3个野生斑节对虾群体(湛江、三亚、琼海)的遗传变异、遗传结构以及亲缘关系进行分析, 计算各群体间的遗传距离, 构建反映群间体关系的系统进化树, 探讨不同的群体遗传多样性之间的差异, 分析对群体遗传多样性的影响因素, 以期为斑节对虾的种质资源保护、合理开发利用以及良种选育提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 材料

实验用斑节对虾分别采自三亚、琼海、湛江东海岛 3个地区沿海捕捞的野生斑节对虾, 每个地区斑节对虾群体随机采样30 尾, 取尾部新鲜肌肉用于DNA 的提取。样品采集后, 低温运回实验室后于-70℃保存备用。

1.2 方法

1.2.1 基因组DNA的提取
取约0.1g斑节对虾肌肉组织剪碎, 参考《分子克隆实验指南》(Sambrook et al, 2008)采用常规苯酚-氯仿法进行基因组DNA提取, 并以1.0%的琼脂糖凝胶电泳检测纯度后于-20℃保存备用。
1.2.2 引物来源
本研究采用的微卫星引物是参考Wuthisuthimethavee等(2003)和Pan等(2004)等文献中提供的方法, 经实验筛选出多态性稳定的14 对引物, 由上海生工生物工程公司合成, 引物序列特征等内容详见表1。
Tab. 1 Fourteen pairs of effective microsatellites primers sequence and their annealing temperature

表1 14对有效扩增的微卫星引物及退火温度

微卫星位点 GenBank序列号 引物序列(5′-3′) 退火温度/℃
DTLPM218 AY 189727 F: ATTCCGCAATATATCGGTTTCC 57
R: AATGTTTCCATTTCATGCTTCG
DTLPM303 AY 188984 F: TGCCTTGTATTTTGACGATCAG 56
R: TTGGAGTAGCAACAGCGGTA
DTLPM402 AY 188987 F: CCACTCTAACTCCGCCAGTC 54
R: TCCCTACCCCACTATCATCG
DTLPM 120 AY188978 F: TTATCCGTATAGCCGCGTTATC 52
R: TTACAGGACCTGCATTTGTGTC
DTLPM 104 AY188974 F: AGGACCTGCATTTGTGTCG 52
R: ATGGCGAGACAAGGTTCG
BC52 AF097631 F: AAGCAGATAGACCGTCAG 52
R: AATCCTGCAGAGCAATAC
TUZXPM49 AF077568 F: ATCTGACAGGGCACCATAC 54
R: AGTCGAGTCTTGAATAAGCG
PM138 P1-AY500853 F: ACGGAGTGGGTAGAGACATA 56
R: ACAAGCGAAGTGAAGAGG
PM205 AY500854 F: AGGAATGATGGGAGGGAAAG 56
R: AAGCTCAGGCAAGCGTGTAT
PM528 AY500855 F: GTGTTATTTTCCACGGGTGC 56
R: GCTGCAGGAAGTGTAGGGAG
PM1713 AY500858 F: GTTGCGACGGGTTGATTC 54
R: TTTATGGCTATGGCTGACAC
PM2345 AY500860 F: GATATTTCAAGGAATGCTCG 54
R: TAATTCGTGCCTTACCTCAT
PM3852 AY500862 F: TAATGGGCGTAAGTCTTCGG 56
R: TGAAAGGAGTCGGGATATGC
PM4793 AY500867 F: CTTCTAGCGCCATTTCAAGG 56
R: TCCTTCCAGTGTTCGGAGTT

1.3 PCR扩增及电泳检测

PCR扩增反应体系为:总体积25μL, 含1μL 10×PCR Buffers (含Mg2+), dNTPs 0.2mmol·L-1, 引物各0.5μmol·L-1, Takara TaqTM 聚合酶1U, 总DNA 约10ng。PCR条件为: 94℃预变性3min, 94℃ 40s,退火40s, 72℃ 1min, 35个循环; 72℃延伸10min。
PCR产物在8%的非变性聚丙烯酰胺凝胶中电泳分离, 硝酸银染色, 凝胶成像仪检测并拍照。根据每个个体产生的条带位置确定其基因型, 从小到大依次记录为A、B、C、D等。

1.4 数据分析

根据每个个体产生的条带的位置确定基因型, 应用POPGENE3.2软件统计分析各群体微卫星位点的有效等位基因数(Ne)、观测杂合度(Ho)、期望杂合度(He)、基因流(Nm)、遗传相似性系数(I)和遗传距离(Ds)、遗传分化指数(Fst)等遗传参数, 并根据群体间的遗传距离构建非加权算术平均聚类法(UPGMA)系统树。计算Hardy-Weinberg平衡偏离指数(D),公式为D=(Ho-He)/He, χ2检验分析群体的Hardy-Weinberg 平衡偏离状态; 多态信息含量(PIC)按Botstein等(1980)的公式计算; 根据Excoffier等(1992)的方法进行种群遗传变异的分子变异等级分析(AMOVA)。

2 结果

2.1 斑节对虾种群的遗传多样性

经PCR扩增检测和多态性分析, 从25对引物中筛选得到14对多态性稳定的引物, 结果见表1。应用14对引物对斑节对虾3个不同地理群体的90个个体进行了PCR扩增检测, 共检测到等位基因38个, 不同的引物获得的等位基因数为2~4个不等。其中, 微卫星位点DTLPM218、BC52、PM205和PM4793检测到2个等位基因, DTLPM 120检测到4个等位基因, 其余微卫星位点检测到3个等位基因。部分微卫星的电泳图见图1、2。琼海群体在14个位点的平均等位基因数为2.7143个, 平均有效等位基因数为2.0185个, 等位基因频率在0.0500~0.8667之间; 三亚群体和湛江群体的平均等位基因数分别为2.5714和2.7143, 平均有效等位基因数则分别为1.9715和1.9081, 三亚群体的等位基因频率在0~ 0.9333, 湛江群体的等位基因频率在0.0167~0.9333之间。
应用POPGENE3.2软件统计分析, 14个微卫星位点在琼海群体的平均观测杂合度为0.4214, 平均期望杂合度为0.4857; 三亚群体的平均观测杂合度为0.4257, 平均期望杂合度为0.4575; 湛江群体平均观测杂合度为0.3667, 平均期望杂合度为0.4385。表2列出了3个地理群体斑节对虾在每个微卫星位点的等位基因频率及基因型频率, 表3列出了斑节对虾各个微卫星位点的等位基因数、有效等位基因数、期望位点杂合度和观测杂合度, 以及多态信息含量。根据杂合度值计算Hardy-Weinbern平衡偏离指数(D), 发现琼海群体和湛江群体在14个基因位点中有11个位点杂合子缺失, 三亚群体则有7个位点杂合子缺失。
对3个群体、14个多态位点进行Hardy- Weinberg平衡检测, 发现检测的42个数据(3个群体×14 个位点)中, 有18个显著偏离遗传平衡状态(P<0.05), 即存在Hardy-Weinbern不平衡现象(表3)。
Tab. 2 Allelic frequency of 14 microsatellite loci in three populations of P. monodon

表2 14个微卫星位点在3个斑节对虾群体中的等位基因频率

位点 等位基因 群体 位点 等位基因 群体
琼海 三亚 湛江 琼海 三亚 湛江
PM1384 A 0.500 0.4667 0.4167 PM1383 A 0.7333 0.2667 0.4667
B 0.0667 0.0167 0.0333 B 0.1500 0.4000 0.2333
C 0.400 0.3000 0.4833 C 0.1167 0.3333 0.3000
D 0.0333 0.2167 0.0667
TUZXPM49 A 0.0500 0.0333 0.0167 PM1382 A 0.3000 0.3000 0.4667
B 0.5167 0.5667 0.4667 B 0.3000 0.0833 0.0500
C 0.4333 0.4000 0.5167 C 0.4000 0.6167 0.4833
PM1713 A 0.7333 0.6500 0.7333 DTLPM104 A 0.2333 0.1000 0.0500
B 0.2667 0.3500 0.2667 B 0.6833 0.7833 0.6333
C 0.0833 0.1167 0.3167
BC52 A 0.3167 0.5833 0.0667 PM1381 A 0.6500 0.4667 0.3833
B 0.6833 .4167 0.9333 B 0.3500 0.5333 0.6167
PM528 A 0.3167 0.1500 0.3167 PM138 A 0.0500 — 0.0667
B 0.5333 0.6333 0.5167 B 0.6833 0.9333 0.8333
C 0.1500 0.2167 0.1667 C 0.2667 0.0667 0.1000
PM2345 A 0.0833 0.0667 0.0167 PM3852 A 0.1667 0.1833 0.1333
B 0.8667 0.9333 0.9333 B 0.5833 0.6500 0.6333
C 0.0500 — 0.0500 C 0.2500 0.1667 0.2333
PM205 A 0.6167 0.6167 0.6667 PM4793 A 0.5167 0.4333 0.7500
B 0.3833 0.3833 0.3333 B 0.4833 0.5667 0.2500

注: 每个位点的等位基因均从A开始。

Tab. 3 Genetic variation of three populations (Qionghai, Sanya, and Zhanjiang) of P. monodon

表3 斑节对虾3个地理群体(琼海/三亚/湛江)的遗传变异

位点 等位
基因数		 有效等位
基因数		 观察杂合度 期望杂合度 HW平衡偏离指数 HW
平衡检测		 多态信息含量
DTLPM120 4/4/4 2.4064/2.8169/2.4226 1.000/0.9333/0.9333 0.5844/0.6450/0.5872 0.7111/0.4470/0.5894 **/**/* 0.5804/0.6352/0.5842
TUZXPM49 3/3/3 2.1871/2.0737/2.0619 0.4667/0.6667/0.4000 0.5428/0.5178/0.5150 -0.1402/0.2876/-0.2233 ns/ns/ns 0.4212/0.4162/0.3985
PM1713 2/2/2 1.6423/1.8349/1.6423 0.2667/0.5667/0.4667 0.3911/0.4550/0.3911 -0.3181/0.2455/0.1933 ns/ns/ns 0.3146/0.3515/0.3146
BC52 2/2/2 1.7630/1.9459/1.1421 0.5667/0.3667/0.1333 0.4328/0.4861/0.1244 0.3094/-0.2456/-0.0715 ns/ns/ns 0.3391/0.3668/0.1168
DTLPM402 3/3/3 1.7425/2.9221/2.7607 0.3333/0.3000/0.4000 0.4261/0.6578/0.6378 -0.2178/-0.5439/-0.3728 ns/**/* 0.4013/0.5995/0.6043
DTLPM303 3/3/3 2.9412/2.0955/2.2032 0.5000/0.6333/0.4000 0.6600/0.5228/0.5461 -0.2424/0.2114/-0.2675 ns/ns/ns 0.51/0.5162/0.5439
DTLPM104 3/3/3 1.8927/1.5693/1.9846 0.4667/0.4333/0.4667 0.4717/0.3628/0.4961 -0.011/0.1943/-0.0593 ns/ns/ns 0.4146/0.3338/0.4137
DTLPM218 2/2/2 1.8349/1.9912/1.8967 0.4333/0.4667/0.2333 0.4550/0.4978/0.4728 -0.0478/-0.0625/-0.5066 ns/ns/** 0.3515/0.3739/0.3857
PM528 3/3/3 2.4557/2.1251/2.5316 0.4000/0.3000/0.4333 0.5928/0.5294/0.6050 -0.3252/-0.4333/-0.2838 */**/ns 0.5231/0.4738/0.5365
PM205 2/2/2 1.8967/1.8967/1.8000 0.3667/0.6333/0.6000 0.4728/0.4728/0.4444 -0.2244/0.3395/0.3501 ns/ns/ns 0.3610/0.3610/0.3457
PM138 3/2/3 1.8499/1.1421/1.4107 0.4333/0.0000/0.1333 0.4594/0.1244/0.2911 -0.0568/-1.000/-0.5421 ns/**/** 0.3902/0.1168/0.2711
PM3852 3/3/3 2.3226/2.0666/2.1127 0.3667/0.2333/0.2333 0.5694/0.5161/0.5267 -0.3559/-0.5480/-0.5571 */**/** 0.5025/0.4642/0.4688
PM2345 3/2/3 1.3148/1.1421/1.1443 0.1667/0.0667/0.0667 0.2394/0.1244/0.1261 -0.3037/-0.4638/-0.4711 **/*/** 0.2252/0.1168/0.1213
PM4793 2/2/2 1.9978/1.9651/1.6000 0.1000/0.5333/0.2333 0.4994/0.4911/0.3750 -0.7998/0.0860/-0.3787 **/ns/* 0.3747/0.3705/0.3047
平均 2.7143/
2.5714/
2.7143		 2.0185/1.9715/1.9081 0.4214/0.4357/0.3667 0.4857/0.4575/0.4385 -0.2926/-0.2809/-0.2817 ns/ns/ns 0.4078/0.3926/0.3864

注: ns表示差异不显著(P>0.05); *表示差异显著(P<0.05); **表示差异极显著(P<0.01)。

Fig. 1 Electrophoretic results of microsatellite locus PM205 in different individuals of P. monodon

图1 微卫星PM205检测部分斑节对虾个体的电泳结果
Mark标记的分子量: 600、500、400、300、200和100bp

Fig. 2 Electrophoretic results of microsatellite locus PM1713 in different individuals P. monodon

图2 微卫星PM1713检测部分斑节对虾个体的电泳结果
Mark标记的分子量: 600、500、400、300、200和100bp

2.2 遗传距离与遗传分化

利用POPGENE软件计算了群体间的遗传距离和遗传相似度(表4), 从表4中可以看出湛江群体与三亚群体的遗传距离为最大(0.0667), 而三亚群体与琼海群体遗传距离为最小(0.0440), 湛江群体与琼海群体存在的遗传距离为0.0554。
Tab. 4 Genetic distance and genetic similar index in the three populations of P. monodon

表4 斑节对虾3个群体的遗传距离及相似性指数

琼海 三亚 湛江
琼海 0.9569 0.9461
三亚 0.0440 0.9355
湛江 0.0554 0.0667

注: 对角线以上数据为相似性指数, 对角线以下数据为遗传距离。

在14个位点中, 有9个多态位点近交系数值均为正值(表5), 表明3个种群的近交程度比较严重。各位点遗传分化系数值在0.0024~0.2038 之间(表5), 平均值为0.0456, 小于0.05, 表明3个群体在14个多态位点遗传分化较弱。对两两群体间的遗传分化水平进行检测, 得到遗传分化指数值在0.0288~0.0419之间(表6), 均小于0.05, 表明斑节对虾3个野生群体的遗传分化较弱。
对斑节对虾3个群体进行分子方差分析, 发现有92%的遗传变异来自群体内, 群体间的变异为8%(表7), 群体内的遗传变异大于群体间的遗传变异。
Tab. 5 F-value and gene flow of 14 microsatellite loci in the three populations of P. monodon

表5 14 个微卫星位点在3个群体斑节对虾中的F值和基因流(Nm)

微卫星位点 近交系数 遗传分化系数 基因流 微卫星位点 近交系数 遗传分化系数 基因流
DTLPM120 -0.5780 0.0219 11.1477 DTLPM402 0.4197 0.0887 2.5679
TUZXPM49 0.0070 0.0079 31.3235 DTLPM218 0.2050 0.0496 4.7873
PM1713 -0.0507 0.0074 33.4050 DTLPM303 0.1131 0.0438 5.4533
BC52 -0.0224 0.2038 0.9768 DTLPM104 -0.0271 0.0442 5.4104
PM528 0.3438 0.0165 14.9471 PM3852 0.4831 0.0047 53.0854
PM205 -0.1511 0.0024 104.2500 PM2345 0.3878 0.0142 17.4079
PM138 0.3524 0.0612 3.8352 PM4793 0.3653 0.0732 3.1675
平均 0.1143 0.0456 5.2321
Tab. 6 Genetic differentiation coefficient in the three populations of P. monodon

表6 斑节对虾3个群体的遗传分化指数

琼海 三亚 湛江
琼海
三亚 0.0332
湛江 0.0288 0.0419
Tab. 7 Analysis on molecular variance of genetic differentiation in the three populations of P. monodon

表7 斑节对虾3个群体遗传分化的分子方差分析

变异来源 自由度 平方和 方差组成 变异百分比/%
群体间 2 55.389 0.677 8
群体内 87 641.800 7.377 92
合计 89 697.189 8.054 100

2.3 群体间的亲缘关系及聚类分析

根据2.2小节所得的各群体间的遗传距离, 对3个群体进行UPGMA法聚类分析(图3)。3个群体在系统进化树上分为两支, 琼海和三亚群体组成一支, 湛江群体则单独作为另外一支。
Fig．3 Dendrogram of three P. monodon populations based on UPGMA clustering analysis

图3 UPGMA聚类分析法构建3个群体斑节对虾的谱系关系图

3 讨论

3.1 关于斑节对虾遗传多样性

遗传背景是研究对虾遗传育种的前提和基础。本研究选用3个不同地理群体、14个基因位点检测到38个等位基因, 平均每个基因位点获得2.7143个等位基因。根据Botstein等(1980)提出的衡量基因变异程度的多态信息含量指标(PIC): 当PIC﹥0.5时, 该位点为高度多态性位点; 0.25﹤PIC﹤0.5时, 该位点为中度多态性位点; PIC﹤0.25时, 为低度多态性位点。本研究的3个群体14个微卫星位点中, 中度多态位点占大多数, 均值分别为0.4078, 0.3926和0.3864, 处于0.25﹤PIC﹤0.5范围之间。
微卫星DNA本身是选择中性, 不受选择压力影响, 在一个理想群体中, 各等位基因在群体中的分布频率应该是稳定的。Hardy-Weinberg平衡遗传偏离指数(D), 是反映群体在某位点偏离Hardy-Weinberg平衡程度的参数; 当D﹤0,表明某群体在该座位杂合子缺失, 反之当D﹥0,则表明该群体在该座位杂合子过剩, 数值大小则表明缺失或过剩的程度。本研究总共有30个位点的杂合子缺失, 其中琼海群体有12个位点出现缺失, 三亚群体有7个, 湛江群体有11个, 出现杂合子缺失的位点的比例都较高。通过14个位点在这三个地理群体中Hardy-Weinberg平衡偏离的显著性检验表明, 在琼海群体中有4个位点呈现显著偏离, 三亚有6个位点而湛江群体有7个位点出现显著偏离平衡。这也反映了在这些位点上发生了一定程度的遗传信息丢失。结合多态信息含量等信息, 表明湛江、三亚和琼海等南海区斑节对虾的遗传多样性处于中度多态水平, 并且已出现一定程度的丧失, 造成这种现象的原因, 除了种质本身之外, 还可能是由于海区环境变化、人为捕捞等导致斑节对虾野生群体数量减少, 致使遗传结构改变。由于斑节对虾亲本数量减少, 而使后代群体可能由少量亲本产生, 从而出现后代群体等位基因数量减少, 产生遗传漂变和偏离Hardy-Weinberg平衡。对大珠母贝遗传多样性研究(姜因萍 等, 2008)表明, 保护动物栖息生境、减少人为的过分采捕等措施以保证其具有一定的种群数量是保护其生物资源的重要方法。同样, 在保护斑节对虾种质资源时, 应注重对其生存海域的保护和减少人为捕捞, 以增加野生群体数量, 防止野生种质资源的衰退。在保护野生种质资源的同时, 可以通过引种、增殖放流等措施, 以增加斑节对虾群体的遗传多样性。

3.2 遗传分化与亲缘关系

遗传分化指数是表示群体间遗传分化程度的重要参数, 当参数在0~0.05时, 群体间遗传分化较弱, 在0.05~0.15时, 遗传分化中等, 0.15~0.25时, 遗传分化较大, 当大于0.25时, 表示群体间分化极大。本实验中, 根据所得的遗传分化系数结果表明, 群体间不同位点的分化程度是不同的, 14个位点遗传分化系数平均值为0.0456(表5), 小于0.05, 表明3个群体斑节对虾在14个多态位点遗传分化较弱。根据两两群体间的遗传分化水平检测结果, 3个群体间平均遗传分化指数为0.0456, 表明有4.56%的遗传变异来自于群体间, 而95.46%的遗传变异来自于群体之间, 也说明斑节对虾3个野生群体间的分化程度较弱。分子方差分析表明, 有92%的遗传变异来自于群体内的个体之间, 只有8%的遗传变异是来自于群体之间, 同样也印证了这一点。这与熊小飞 等(2008)、谭树华 等(2011)等的研究结果一致。本研究中, 3个群体基因流(Nm)平均值为5.2321, 说明群体之间存在着一定程度的基因交流。据Slatkin(1985)和Hamrick等(1995)的观点, 若每代迁入个体数Nm>1, 基因流就足以抵制遗传漂变的作用, 也同时防止了种群分化的发生, 若Nm<1, 漂变就成为刻画种群遗传结构的主导因素。本研究中, 正因为这3个地理群体之间的Nm=5.2321>1, 表明遗传漂变还未成为群体间遗传结构变化的主要因素, 群体之间的遗传性趋向同一化, 各群体之间的遗传分化系数变小。
从3个不同群体之间的遗传距离来看, 湛江群体与三亚群体之间的遗传距离最大(0.0667), 而三亚群体与琼海群体之间的遗传距离最小(0.0440), 说明三亚群体与琼海群体之间的基因流比与湛江群体之间的基因流大。根据群体间的遗传距离, 应用UPGMA聚类分析法构建3个群体聚类关系树, 也反映出3个群体间的关系, 三亚群体和琼海群体遗传距离最小,亲缘关系最近,组成一支, 而湛江群体则单独作为另外一支, 这与周发林等(2009)、熊小飞等(2008)的研究结果一致。从地理分布可以看出, 海南三亚、琼海、湛江3个群体所在的海域之间没有什么陆地隔离, 3个种群间的斑节对虾可以自由迁徙, 幼体、幼虾可以自由扩散, 导致3个种群的遗传差异减小。但是, 三亚与琼海海域之间距离更近, 可能基因交流更频繁些。

3.3 种质资源分析

对于海洋生物, 遗传漂变和近交衰退是影响种群内遗传多样性的重要因素。此外, 人类活动影响海洋生物栖息地, 使生物的生活环境发生了变化, 也会对生物的遗传多样性产生深刻的影响。一般来说, 种群越小遗传漂变就越显著(钱迎倩 等, 1994)。近亲繁殖会增加群体中纯合子的频率, 而降低了杂合子的频率, 这将在很大程度上减少群体的遗传变异, 使群体的遗传多样性水平下降。斑节对虾是我国南海区主要海水养殖种类, 大量的捕捞和近亲繁殖对自然资源造成了较大的影响, 会使原种的遗传多样性减少。周发林等(2009)应用线粒体16SrRNA基因序列对南海野生斑节对虾5个地理群体进行了分析, 发现三亚群体的遗传多样性相对北海和湛江群体的低很多。本研究结果也表明, 三亚和琼海野生斑节对虾的群体平均基因杂合度较低(为0.4046), 遗传一致性较高, 即群体的遗传多样性较低, 这可能是由于其亲虾种群数量较小造成的。目前, 斑节对虾养殖业发展迅速, 需要大规模地进行苗种培育, 为了维持种内较高的遗传多样性水平, 必须加强亲本的管理, 扩大亲本来源, 在进行遗传选育时可考虑引进遗传多样性水平高的亲虾作为基础群体, 确保有效繁殖群体来源广、数量较大, 防止近交衰退现象的发生, 以达到保障种质资源的持续利用。

The authors have declared that no competing interests exist.

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