7个海星动物线粒体基因组比较及基因变异位点分析

与单基因相比,线粒体基因组是一个完整的体系,具有信息量丰富等优点,在过去的十几年间被广泛地应用于后生动物关键类群的分子系统发育和群体遗传学的研究.本论文综合分析了海星纲7个物种(多棘海盘车、赭色豆海星、多棘槭海星、砂海星、长棘海星、棘冠海星和海燕)线粒体基因组全序列,全面揭示了海星纲线粒体基因组的基本特征.海星线粒体基因组均编码后生动物线粒体基因组标准的37个基因.7个海星线粒体基因组的基因排列完全一致;与海胆纲及海参纲楯手目线粒体基因组的基因排列相比,海星线粒体基因组的基因排列存在4.6 kb长片段的倒位.长棘海星属13个线粒体蛋白质编码基因的非同义替换率(Ka)与同义替换率(Ks)比值都低于1.000 0(为0.006 0～0.221 9),显示出较强的负(纯化)选择.对海星纲线粒体基因组的基因变异位点分析结果表明,nad5、nad4基因可作为备选的分子标记,应用于海星纲群体遗传学的研究中.同时,在长棘海星属线粒体基因组变异位点分析中,nad5、nad4基因仍然可作为备选的分子标记,用于分析长棘海星不同群体及物种之间的生物多样性,为合理利用其生物资源及其生物多样性的保护提供基础资料.     

南海长棘海星物种有效性探讨

南海长棘海星暴发已严重威胁到该海域珊瑚礁生态系统健康,乃至整个南海生物多样性。针对南海长棘海星拉丁学名混用、中文名不统一的现状,我们采集了中沙群岛济猛暗沙海域长棘海星样品,结合长棘海星此前物种分类和分布的研究结果,对南海长棘海星物种有效性进行探讨。结果表明：所有长棘海星序列明显分为4个类群,各类群间遗传距离范围为0.087 5~0.104 7,达到了种间差异水平。南海长棘海星与长棘海星的太平洋种聚类到一起,实为太阳长棘海星(Acanthaster solaris),与其余3个种存在明显的种间差异。太阳长棘海星中2个支系间的遗传距离为0.005 3,在COⅠ基因层面属于种内差异。南海长棘海星物种有效性的研究结果为后续开展其遗传特征与适应性机制、种群分布与扩散机制、种群暴发机制等内容的研究提供科学依据。     

虾类遗传多样性的研究现状

同工酶技术已经被广泛应用于虾类群体遗传学及标记辅助选择育种等研究方面.同工酶电泳显示对虾有相应的亚群差异,暖水性虾类的遗传多样性水平高于冷温性种类;连续分布的且在不同生活史阶段所处的栖息地环境变化幅度大的种类往往表现出较低的遗传多态性,虾类群体的多态位点比例和杂合度都较低,养殖群体比野生群体更低.但同工酶电泳技术往往检测不出一些"隐性"或"中性"变异而低估了遗传多样性水平.随着分子生物学技术的发展,从20世纪90年代开始,虾类遗传多样性的研究逐渐向线粒体DNA和核DNA的多态性方向发展.限制性片断长度多态性(RFLP)在虾类线粒体多倍型、物种标记以及比较野生和养殖群体线粒体COI 基因的多态性比较等方面应用普遍.随机扩增多态性(RAPD)技术主要应用于虾类不同地理群体遗传多态性调查,养殖群体与野生群体之间、养殖群体世代之间的遗传多态性比较,该技术得到的虾类遗传多样性水平高于同工酶电泳技术.扩增片断长度多态性(AFLP)技术在虾类中主要应用于遗传连锁图谱的构建,有关虾类的AFLP遗传多样性分析的报道不多.利用AFLP技术对连续选育群体的遗传多样性研究显示,随着选育世代的增加,选育群体的遗传多样性呈现下降趋势,但随着选育时间的延长,群体之间的分化逐渐降低,群体的遗传结构开始趋于稳定,成为一个品系.单一重复序列(SSR)技术主要用于标记种群遗传特异性、不同地理群体间以及野生和养殖群体间的遗传多样性差异.DNA序列分析技术特别是线粒体序列分析技术近年来在虾类遗传多样性研究中的应用逐渐增多.mtDNACOI、mtDNA12S rRNA和mtDNA16S rRNA的基因序列差异被应用于形态相近物种的鉴别、亚属分类、确定个体间亲缘关系和野生与养殖群体间的遗传多样性差异等.为了实现对虾类种群遗传差异的更深入了解,人们把种群遗传结构的研究和系统地理学相结合,即用分子系统地理学的方法来研究遗传谱系空间分布的历史特征,通过种群遗传结构的分析来探讨种内系统地理格局的形成机制、系统发育关系以及现有分布特征,并结合种群的地理分布状况来发现和验证与其相关的地质事件,追溯和揭示种群的进化历程.从育种、养殖以及资源保护的角度出发,人们开始研究野生群体的种质基因库,希望根据群体遗传结构确定合理的增殖策略,制定科学的保护措施,确保虾类养殖业的持续发展.     

基于Cyt b 基因序列的中国沿海4个长蛸(Octopus variabilis)群体的种群遗传结构分析

采用线粒体Cytb基因测序技术研究了我国不同海域4个长蛸(Octopus variabilis)群体的种群遗传结构。结果表明,232bp的Cytb基因片段在4个群体90个个体中共检测到38个多态位点、12个单倍型,单倍型多样性指数H达0.854±0.015,核苷酸多样性指数Pi达0.059±0.005,平均核苷酸多样性指数K达13.526,显示出较高的遗传变异。种群遗传结构分析表明,4个群体间均存在极显著的遗传分化(P<0.01),除大连与青岛两群体间外,其它两两群体间的基因流均小于1。聚类分析表明,4个群体明显分化为三大类群,一个类群由大连和青岛群体组成,一个由温州群体组成,另一个由东山群体组成;遗传距离分析表明,东山类群与其它类群之间可能为亚种水平的分化,而其它类群之间仍为种内群体间分化。长蛸这种种群遗传结构形成原因可能与其较弱的种群扩散能力有关,另外冰川期地理历史因素及我国海域的洋流作用可能也参与了长蛸种群遗传结构的形成。     

我国新记录绿潮物种Ulva laetevirens的比较叶绿体基因组学研究

在全球范围内广泛暴发的石莼属绿潮既包括大规模暴发的跨海域绿潮,也包括小规模暴发的局地绿潮。我国有关绿潮致灾物种的研究对象主要集中于黄海绿潮浒苔,而针对局地绿潮致灾物种的研究尚处于起步阶段。针对局地绿潮物种的鉴定和分布调查是有效预防和监测潜在大规模绿潮暴发的重要环节。本文对2020年11月初于山东烟台第一海水浴场暴发的石莼属绿潮进行了初步研究。经随机采样获得了12株藻体,根据tufA分子标记初步将其中11株鉴定为Ulvalaetevirens。本研究完成了U. laetevirens的一个代表性株系CNS00533的叶绿体基因组构建和解析。叶绿体基因组为110 889 bp,含有71个蛋白编码基因、27个tRNA基因和3个rRNA基因(rrl、rrn和rrn5)。烟台海域U.laetevirens株系叶绿体基因组基因组成和排列顺序与爱尔兰海域U.laetevirens株系MT179351完全一致,DNA序列相似性为99.8%,进一步证明CNS00533为U.laetevirens。此外,U.laetevirens的烟台株系与爱尔兰株系的叶绿体基因组也存在差异,烟台株系比爱尔兰株系多了5个I型内含子和1个II型内含子,导致叶绿体基因组长度增加7kb。CNS00533与U.rigidaMT179352叶绿体基因组之间存在多个不同的长片段插入序列(763—2 346 bp), DNA序列相似性也较低(93.1%);与U. australis MT179348相比差异更大,存在一个较大(覆盖45个基因)的基因组反转事件。在基于71个蛋白编码基因的遗传进化树中, CNS00533与U. laetevirens MT179351聚类在一枝,与U. rigida MT179352遗传距离较近,与U. australis MT179348的遗传距离很远,表明U. laetevirens、U. rigida和U. australis为石莼属的3个不同物种。2020年11月烟台海域局地绿潮事件的原因种U. laetevirens在我国近海绿潮事件中首次报道,本研究对该物种的分子进化分析将有助于对我国近海绿潮监测、物种鉴定提供数据支持和理论依据。     

长江口及邻近海域鮸鱼的遗传多样性分析

为了解长江口及其邻近海域鮸鱼(Miichthys miiuy)的群体遗传多样性,采用线粒体COⅠ基因测序,对长江口(崇明)及邻近海域(舟山)2个鮸鱼群体的遗传变异进行了分析。结果表明,599 bp的COⅠ序列中包含22个变异位点,其中简约信息位点7个。60个个体中,共定义了20个单倍型,平均单倍型多样性指数(Hd)为0.676 8±0.069,核苷酸多样性指数(Pi)为0.002 29±0.000 37,表现为高单倍型多样性和低核苷酸多样性。分子方差分析(AMOVA)表明99.12%的遗传变异出现在种群内,仅有0.88%出现在种群间。群体间的遗传分化系数为FST=0.008 83(P0.05),2个群体间无显著遗传分化。NJ系统树显示,2个地理来源的单倍型没有明显的地理群聚和谱系结构。中性检验和碱基岐点分布(Mismatch distribution)分析结果表明鮸鱼群体可能发生过种群扩张事件。研究结果可为鮸鱼渔业资源的合理开发和利用提供必要的参考。     

中国新记录定鞭藻物种冠状棕囊藻的遗传进化分析

棕囊藻属(Phaeocystis)分类学上位于定鞭藻门(Haptophyta)定鞭藻纲(Haptophyceae)棕囊藻目(Phaeocystales)棕囊藻科(Phaeocystaceae)。迄今在我国海域仅分离鉴定到一种棕囊藻属物种,即自1997年以来在我国海域频繁形成有害藻华的球形棕囊藻(Phaeocystis globosa)。作者从中国南海分离到一个单细胞鞭毛类株系CNS01077,结合形态特征观察及基于18S rDNA序列的系统发育分析,将其鉴定为冠状棕囊藻(Phaeocystis rex)。这是该棕囊藻物种在我国海域的首次报道。该研究构建了该物种的首个叶绿体基因组序列和首个线粒体基因组序列。与球形棕囊藻和南极棕囊藻的细胞器基因组比较分析发现冠状棕囊藻的细胞器基因组发生了显著的结构重排和序列变异。该物种在我国海域的发现及细胞器基因组的构建,将为棕囊藻的生物多样性组成和地理分布研究提供支撑。     

北部湾海域球形棕囊藻遗传多样性分析

南海北部湾海域近年来连年暴发球形棕囊藻赤潮，严重威胁近海生态安全，亟待探明赤潮成因。球形棕囊藻是一种广泛分布于温带至热带海域的有害藻华微藻，具有明显的种下遗传分化。为了解北部湾海域球形棕囊藻的遗传多样性及其对赤潮藻种来源的指示意义，本研究针对分离于北部湾海域赤潮发生期间的4株棕囊藻，以核糖体28S大亚基rRNA基因（28S rDNA）D1-D2区和转录间隔区（ITS区）为靶区构建克隆文库，通过测序分析了北部湾海域球形棕囊藻的遗传多样性。结果表明，从北部湾分离的4株棕囊藻均为球形棕囊藻，但不同年份分离的球形棕囊藻藻株之间存在明显的遗传差异。部分球形棕囊藻藻株（PG2015和PG2017）的不同克隆间也存在遗传差异，这种遗传差异在由单一藻细胞建立的克隆培养系中仍存在，表明遗传差异是来自细胞内多拷贝的基因序列，可能源自不同地理种群球形棕囊藻之间的基因交流。与ITS区相比，28S rDNA D1-D2区能更好地反映球形棕囊藻遗传多样性状况，具有作为分子标记指示球形棕囊藻地理种群的潜力，但仍需深入研究。研究结果深化了对北部湾球形棕囊藻遗传多样性的认识，有望为进一步解析北部湾海域球形棕囊藻赤潮原因种来源提供判据。     

中国海域海盘车科(棘皮动物门,海星纲)种类记述

基于中国科学院海洋生物标本馆的馆藏标本,通过传统形态学,结合扫描电子显微镜等方法,对分布于中国海域的海盘车科(Asteriidae)种类进行了系统的分类学研究,共鉴定出该科5属10种,分别为:粗钝海盘车(Asterias argonauta Djakonov, 1950)、多棘海盘车(Asterias amurensis Lütken, 1871)、罗氏海盘车(Asterias rollestoni Bell, 1881)、异色海盘车(Asterias versicolor Sladen, 1889)、日本滑海盘车(Aphelasterias japonica (Bell, 1881))、张氏滑海盘车(Aphelasterias changfengyingi Baranova Wu, 1962)、日本长腕海盘车(Distolasterias nipon(D?derlein,1902))、美丽长腕海盘车(Distolasterias elegans Djakonov,1931)、座冠海星[Coronaster volsellatus(Sladen,1889)]和尖棘筛海盘车[Coscinasterias acutispina(Stimpson,1862)]。文中对物种的鉴别特征进行了描述,并提供了地理分布和种属鉴定所需要的检索表。     

长江、黄河和辽河水系中华绒螯蟹野生和养殖群体遗传变异的微卫星分析

我国中华绒螯蟹(以下简称河蟹)养殖主要集中在长江、黄河和辽河流域,经过多年的人工养殖、跨流域引种和增殖放流等活动可能会对其遗传特性造成一定的影响,因此本研究利用29个微卫星标记对3个水系的野生和养殖群体进行了遗传特征分析。结果表明:(1)6个群体均表现出较高的遗传杂合度水平(Ho=0.702—0.744),香农信息指数(I)显示6群体的遗传多样性水平依次为:长江野生长江养殖黄河野生辽河养殖黄河养殖辽河野生。(2)分子方差分析(AMOVA)结果显示,来源于种群内个体间和个体内部的变异分别为14.02%和85.88%,群体间的遗传分化处于较低水平(FST0.05);(3)瓶颈效应和遗传结构分析显示,所有群体近期均经历过有效种群的降低,且6种群内个体的遗传组成混杂。综上所述,三水系野生和养殖群体均具有较高的遗传多样性,长江和黄河野生群体的遗传多样性略高于养殖群体;三水系河蟹野生群体的遗传分化与地理距离具有一定的相关性,长江养殖群体、黄河野生及养殖群体间的遗传分化较小可能与其跨流域引种及养殖群体逃逸造成其种质混杂有关。     

Quantitative distribution of the starfish in some bays of the far east

The quantitative distribution of the starfish was analyzed in Vostok Bay, Nakhodka Bay, and Kievka Bay (the Sea of Japan). Nine species were found. Three species of Asteroidea dominated (Asterina pectinifera, Asterias amurensis, and Leptasterias sp.). The population density of A. pectinifera and A. amurensis was higher in the shallow waters compared to the sublittoral zone. The frequency of the occurrence, the biomass, and the population density of Leptasterias sp. were the highest for the shallow waters and decreased accordingly when the water temperature decline on the transect from Vostok Bay to Kievka Bay. In Kievka Bay, which was characterized by the lowest water temperatures, Leptasterias sp. dominated in the littoral and sublittoral zones followed by A. pectinifera and A. amurensis.     

基于线粒体cox1片段序列胶州湾浮游动物物种组成分析

基于cox1片段序列的DNA条形码为浮游动物种类鉴定提供了新的可靠手段,构建了胶州湾网采浮游动物DNA条形码文库,在国内首次使用宏遗传组学方法研究夏季胶州湾海洋浮游动物的群落组成。共获得环境样品DNA条形码149条;以6%为阈值共检出37个OUT,其中19个与DNA条形码数据库中序列程度非常高（〉97%）,可以鉴定到种...     

基于线粒体cox1片段序列的胶州湾浮游动物DNA条形码分析

采用cox1基因特异扩增测序的方法,分析了胶州湾45种常见海洋动物的DNA条形码序列82条,联合GenBank中28条cox1序列的分析结果表明：种内个体间遗传差异均值为0.013（0—0.11）;属内不同种间遗传差异均值为0.265（0.137—0.369）,是种内遗传差异的20多倍,条形码间隙明显。在分子系统树中,...     

海洋胶原蛋白分解菌的研究

从一些非食用的海洋生物或鱼、虾等的下脚料提取药物、生物试剂或经初步处理作为珍贵海洋动物养殖的饵料,从而提高经济效益,是今后进一步开发利用海洋生物资源的一项重要内容。两年来,我们在进行海洋细菌分解某些非食用动物试验时,分离出了一些分解胶原蛋白能力较强的菌株,这些菌株对海星、海燕和鱼皮等都有较好的分解能力。现把菌株的筛选和测定工作简报如下。     

基于线粒体COI序列莱州湾单环刺螠遗传多样性分析

为系统地了解莱州湾单环刺螠(Urechis unicinctus)遗传多样性,作者基于线粒体COI序列利用基因测序技术研究了莱州湾3个单环刺螠不同群体的遗传多样性。实验结果显示,84个莱州湾单环刺螠样本有变异位点数125个,其中包括43个单一变异位点,82个简约信息位点;48个单倍型,单倍型多样性0.977;核苷酸多样性指数0.01048;平均核苷酸差异数量13.725;莱州湾单环刺螠遗传多样性水平较高;个体聚类并没有体现出和地理位置相关。     

胶州湾海域浮游植物和赤潮物种的生物多样性研究进展

胶州湾是我国的一个典型近海海湾,也是近海生态系统的缩影。历史上胶州湾海域赤潮频发,因此也是研究赤潮暴发机制(包括赤潮物种组成、时空动态变化及对环境因子响应)的理想实验场所。迄今,几代科学家对胶州湾浮游植物和赤潮物种开展了长期而系统的调查研究,获得了大量的研究成果。为了系统跟踪胶州湾海域浮游植物群落组成,尤其是赤潮物种的组成变化,本文对近84年间(1936—2019年)胶州湾海域涉及浮游植物调研的54个调查数据结果进行了系统的统计和比较分析。文献共报道了549种浮游植物,包括硅藻326种、甲藻164种、绿藻21种、金藻9种、隐藻9种、淡色藻6种、定鞭藻5种、蓝藻3种、黄藻3种、下睫虫2种、裸藻1种和针胞藻1种。其中只有不到一半(40.29%)的浮游植物的全长18S rDNA序列得到解析,表明分子标记数据库需要继续完善,促进宏条形码分析的有效应用。胶州湾海域的优势浮游植物随时间的推移发生了较大变化,但是报道的甲藻与硅藻物种数的比例没有显著的变化。统计表明,研究者在胶州湾共鉴定到153种赤潮物种,包括硅藻79种、甲藻67种、定鞭藻2种、金藻2种、淡色藻1种、黄藻1种和针胞藻1种。胶州湾海域的典型优势浮游植物均为赤潮物种,包括中肋骨条藻、短角弯角藻、旋链角毛藻、加氏星杆藻、日本星杆藻、星脐圆筛藻和尖刺拟菱形藻,其中短角弯角藻和中肋骨条藻是胶州湾海域的"常驻"赤潮物种。本文通过系统综述胶州湾浮游植物和赤潮物种的生物多样性,为利用宏条形码和宏基因组等方法跟踪研究胶州湾和其他海域的浮游植物和赤潮物种的演化奠定了基础。     

脊尾白虾(Exopalaemon carinicauda)3 个野生群体mtDNA 16S rRNA 序列差异及长臂虾科系统进化关系

采用PCR扩增和序列测定等技术,对脊尾白虾3个野生群体共计58个个体的线粒体16SrRNA基因片段进行初步研究。结果表明,在获得的长度为509bp核苷酸序列中,共检测到7个变异位点、8种单倍型,除象山湾群体外其它两个群体遗传多样性水平都较低。AMOVA分析表明,象山湾与莱州湾群体有显著的遗传差异,其余群体间的遗传差异不显著。另外,将本研究所得序列与GenBank中长臂虾科11个种的16SrRNA基因片段序列进行比较后,发现其聚类关系与传统分类略有不同,并依据16SrRNA序列变异百分比推测了长臂虾科12个种的大致分化时间。     

獐子岛海域和胶州湾表层微微型浮游植物丰度和生物量的季节变化比较

为全面了解黄海典型海区微微型浮游植物的季节变化特征,于2009年7月至2010年6月在北黄海獐子岛海域和2010年1~12月在南黄海胶州湾进行逐月调查采样,利用流式细胞仪检测了表层海水中微微型浮游植物(picophytoplankton)的丰度,包括聚球藻(Synechococcus,SYN)和微微型真核浮游植物(picoeukaryotes,PEUK),并分析了其与环境因子的关系。獐子岛海域和胶州湾SYN和PEUK全年广泛分布,獐子岛海域SYN丰度范围在0.05×10³~120.00×10³cells/mL之间,丰度在秋季最高;胶州湾SYN丰度范围在0.02×10³~61.80×10³cells/mL之间,丰度在夏季最高。獐子岛海域PEUK丰度范围在0.01×10³~18.76×10³cells/mL之间,丰度在秋季最高;胶州湾PEUK丰度范围在0.25×10³~95.57×10³ cells/mL之间,丰度在春季最高。獐子岛海域微微型浮游植物丰度组成以SYN为主;而胶州湾以PEUK为主。PEUK是两海区微微型浮游植物生物量的主要贡献者。相关性分析结果表明,温度是影响两海区SYN丰度季节变化的最主要因素;影响PEUK季节分布的因素不完全一致,獐子岛海域PEUK丰度主要受温度调控;胶州湾PEUK丰度主要受温度和营养盐浓度影响。与已有研究比较,这两个海区的微微型浮游植物生物量对浮游植物生物量的贡献明显高于其他温带沿岸海域,预示微微型浮游植物在獐子岛海域和胶州湾生态系统中的重要作用,值得进一步深入研究。     

胶州湾表层沉积物中甲藻孢囊的分布

为了解胶州湾表层沉积物中甲藻孢囊的分布特征,于2015年7月采集胶州湾12个站位的表层沉积物进行甲藻孢囊分析,共鉴定甲藻孢囊37种(分属5个类群)和2种未定种,包括自养型20种和异养型17种,优势种为膝沟藻。其Shannon-Wiener多样性指数[H′(log2)]介于2.84—3.91,平均值为3.42;均匀度指数介于0.75—0.98,平均值为0.88,总体值较高。胶州湾海域各站位的甲藻孢囊丰度介于96—969cyst/g DW(干重),平均丰度为401cyst/g DW,呈现出临近湾口处丰度较高,而湾内较低的空间分布差异特征。尤其值得注意的是,有两种产虾夷扇贝毒素(Yessotoxin,YTX)甲藻[具刺膝沟藻(Gonyaulax spinifera)和多边舌甲藻(Lingulodinium polyedrum)]的孢囊和3种产麻痹性贝类毒素(PSP)甲藻[塔玛/链状亚历山大藻(Alexandrium catenella/tamarense)、微小/相似亚历山大藻(A.minutum/affine)和链状裸甲藻(Gymnodinium catenatum)]的孢囊在胶州湾海域大多数站位均有分布,尽管其数量不高,但其广泛的分布范围仍需引起我们的重视。