DNA条形码技术在鱼类浮游生物鉴定中的应用及研究展望

鱼类浮游生物的准确鉴定是鱼类浮游生物研究的基础。传统的基于形态特征的鉴定不仅费时费力,而且由于缺乏足够信息,鉴定存在困难,导致物种多样性被低估。为了对物种进行准确、快速地鉴定,急需在传统形态分类学基础上,建立并结合便捷准确的分子鉴定手段。DNA条形码技术是利用一段较短的DNA序列实现快速准确物种鉴定的工具,就像在商店里扫描仪读取条形码那样,对每一种生物也能通过快速分析其DNA中的一小段(线粒体细胞色素c氧化酶I亚基,mt COI)加以识别。DNA条形码提供了可信息化的分类标准和有效的分类学手段,已成为近年来生物类群的研究热点。文章介绍了DNA条形码的概念、原理、工作流程及其优点,分析了其在鱼类浮游生物鉴定中的应用可行性,并展望未来鱼类浮游生物学发展的前景:分子技术鉴定鱼类浮游生物相关规范标准的建立,传统形态鉴定与分子方法相结合的分类学研究,以及鱼类浮游生物的生态学研究。     

DNA条形码及其在海洋生物中的应用

近6年来,DNA条形码(DNA barcoding)被应用于很多生物类群研究,大部分研究结果表明这一新的物种鉴定工具是可行高效的。虽然DNA条形码技术目前还存在争议,但它仍然越来越被人们所关注。目前国际上已经成立了专门管理条形码的机构——生命条形码联盟,以促进全球物种DNA条形码鉴定标准的探索与开发。本文主要介绍DNA条形码的概念、原理、工作流程及其优点,综述DNA条形码技术在海洋生物中的研究现状,阐述了存在的问题及未来的展望。     

小球藻属DNA条形码的鉴定研究

为探讨小球藻鉴定的新方法以及评估小球藻属 DNA 条形码候选序列的鉴定作用,文章对20株小球藻的线粒体基因细胞色素C氧化酶亚基Ⅰ(COI)、核基因组rDNA的内转录间隔区(ITS)以及核酮糖1,5-二磷酸羧化酶(rbcL)3个片段进行PCR扩增测序,并对各序列进行生物信息学分析。研究结果表明：COI、ITS和rbcL序列在20株小球藻中的扩增和测序效率均呈阳性,扩增成功率分别为76%、83%和70%;经评估,COI、ITS和rbcL序列作为DNA条形码在小球藻分类鉴定中均不适合较低的分类单位,但可参考动植物的分类方法,将多个片段组合应用,从而筛选不同进化级别的DNA条形码。     

COⅠ基因序列在蛇鳗科鱼类种类鉴定中的的适用性研究

为研究DNA条形码技术在蛇鳗科鱼类分类鉴定中的可行性,选取了蛇鳗科7属10种36个个体进行COⅠ基因扩增,结果共获取36条基因序列,平均长度为655bp,序列中T?C?G?A碱基的平均含量分别为:27.50%?28.10%?26.00%?18.40%,A+T含量均高于50%.样品种内?种间和属间的遗传距离(K2P)分别为:0.52%?20.07%?23.96%,遗传距离随着分类阶元的提高而增大,种间遗传距离是种内遗传距离的38.59倍,符合Hebert提出的相差10倍的物种鉴定标准,表明COⅠ基因序列可以作为蛇鳗科鱼类分类鉴定的有效DNA条形码.     

中华钩线虫的DNA条形码研究及分类意义探讨

海洋线虫是海洋底栖生物中数量上最丰富的类群,在海洋生态系统中起着重要的作用。对海洋线虫进行种类鉴定是线虫研究中最重要的工作之一。目前,海洋线虫的鉴定主要采用形态学的分析方法,但是这种方法往往费时费力,对于如此丰富的物种,急需新的鉴定方法。作者以黄海潮间带自由生活线虫优势种——中华钩线虫(Oncholaimus sinensis)为例,在形态学分类的基础上,将DNA条形码技术引入线虫的鉴定中,探讨了线粒体细胞色素C氧化酶第一亚基(mt COI)基因序列、28S r DNA序列的D2D3区以及18S r DNA序列的部分序列作为DNA条形码在中华钩线虫中的适用性。结果表明,18S r DNA序列可作为该种线虫的DNA条形码,为海洋线虫的DNA条形码研究提供了很好的借鉴。目前,利用DNA条形码技术对海洋线虫进行鉴定的报道在国内还属空白,本研究将是海洋线虫分类学研究的很好补充。同时,对于了解该海域海洋线虫多样性及群落分布格局,开展海洋环境监测,进而对海洋的底质环境状况进行健康评价具有十分重要的科学意义。     

DNA条形码技术及其在海洋贝类种质资源保护中的应用

DNA条形码技术是一种新兴的分子鉴定方法,是指通过选择一段DNA基因序列片段作为条形码进行物种鉴定、系统发育研究和物种多样性保护等。海洋贝类种类丰富、数量众多,传统的形态分类方法有一定的局限性,对一些非常见及疑难物种不能快速、准确地鉴定。作为一种快速、高效的物种诊断技术,DNA条形码技术在海洋贝类种质资源保护与利用方面起到了至关重要的作用。本文就DNA条形码的产生、原理、分析步骤、优势、局限及在海洋贝类种质资源保护中的应用进展进行了综述,并对其未来的发展进行了分析展望。     

COⅠ基因序列在蛇鳗科鱼类种类鉴定中的适用性研究

为研究DNA条形码技术在蛇鳗科鱼类分类鉴定中的可行性,选取了蛇鳗科7属10种36个个体进行COⅠ基因扩增,结果共获取36条基因序列,平均长度为655 bp,序列中T、C、G、A碱基的平均含量分别为:27.50%、28.10%、26.00%、18.40%,A+T含量均高于50%.样品种内、种间和属间的遗传距离(K2P)分别为:0.52%、20.07%、23.96%,遗传距离随着分类阶元的提高而增大,种间遗传距离是种内遗传距离的38.59倍,符合Hebert提出的相差10倍的物种鉴定标准,表明COⅠ基因序列可以作为蛇鳗科鱼类分类鉴定的有效DNA条形码.     

红藻DNA条形码分析技术研究进展

DNA条形码是指利用一段相对较短的标准DNA片段,对物种进行识别和鉴定。目前该技术在动物、植物物种鉴定领域已经得到了广泛的研究和应用。在藻类的研究中,尚未确定一条统一的标准条形码基因,现阶段都是使用2条或2条以上基因序列来完成物种鉴定。对于形态多样、种类繁多的海洋红藻,常用的DNA条形码基因有COI基因(Partial cytochrome c oxidase I gene)、UPA基因(Partial 23SrRNA gene,universal plastid amplicon)、LSU基因(Partial 28SrRNA gene)和rbcL基因(The large subunit of ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase)等,这些基因中2个或3个基因的互补运用准确有效地提高了红藻的鉴定准确率,尤其是COI基因的种间差异大足够区分相近物种。本文在概述条形码的原理及其标准的基础上,阐述了红藻DNA条形码鉴定研究的新进展以及常用几种基因片段的优缺点,并对条形码在红藻鉴定中存在的问题进行了分析,对其应用前景进行了展望。     

海洋生物DNA条形码研究现状与展望

海洋生物种类多样,分布广泛,具有复杂性、多样性和趋同性等特点,为了对物种进行更快速、准确地鉴定,急需在传统形态分类学基础上,建立并结合便捷准确的分子鉴定手段。DNA条形码提供了可信息化的分类标准和有效的分类学手段,已成为近年来分类学与生物多样性研究中重要的技术依托。本文概述了DNA条形码当前的发展现状与趋势,并介绍了DNA条形码技术在主要海洋浮游植物(红藻、褐藻、绿藻、硅藻、甲藻)、无脊椎动物(海绵动物、刺胞动物、甲壳动物和软体动物等)和鱼类中的研究进展,以及不同条形码基因针对于不同生物类群的有效性和适用性,指出了目前条形码技术在各海洋类群中存在的主要问题,并对未来的相关工作做了展望,希望为今后我国的海洋生物DNA条形码研究提供理论基础。     

基于COⅠ基因的厦门海域鱼类DNA条形码鉴定

为研究DNA条形码技术在厦门海域鱼类分类鉴定中的可行性,随机选取了厦门海域23种鱼类样品进行COⅠ基因扩增,结果共获取23条序列,平均长度为656 bp,序列中T、C、G、A碱基的平均含量分别为:29.40%、28.10%、18.40%、24.10%.样品种内、种间、科内和目内的遗传距离(K2P)分别为:0.21%,20.50%、24.47%和25.62%,遗传距离随着分类阶元的提高而增大,种间遗传距离明显大于种内遗传距离.所选厦门海域鱼类样品仅蓝圆鯵鉴定到圆鯵属,未能鉴定到种,其余22种全部鉴定到种,表明COⅠ基因序列可以作为鱼类分类鉴定的有效DNA条形码.     

藻的物种丰富度对生物量及比生长率的影响

通过对13种藻不同组合后的集群进行室内一次性培养实验,探讨了浮游植物不同组合集群中物种丰富度及物种组成对其生物量及指数生长期比生长率的影响。实验结果表明,物种组成与物种丰富度均对集群生物量有一定的影响,其中物种组成的影响更大;且物种丰富度与生物量不具有线性相关性。随着物种丰富度增大,集群在指数生长期的比生长率有增加趋势。在本实验设定的营养盐条件下,营养盐水平高低对集群指数生长期的比生长率影响较小,但其对指数生长期的持续时间影响较大,进而对集群生物量产生影响。     

中国海洋吸虫纲物种多样性的研究

在国家908专项调查和成果集成工作的基础上,结合对海洋吸虫文献资料的收集,分析研究了中国海洋吸虫的物种多样性.其结果表明中国海洋吸虫有1 184种,其中单殖目吸虫410种,复殖目吸虫774种.单殖目的宿主都是硬骨鱼.复殖目物种成虫的宿主主要是鱼,也有爬行纲和兽纲.吸虫感染宿主有些具有专一性,但也有些具有普遍性.宿主的食性、地理分布和季节分布与吸虫感染密切相关.不同于以往70多年来主要进行的分类研究,本文主要探讨海洋吸虫的生活史及与其宿主的关系,这将为水生生物病虫害的防治和海洋物种多样性的研究提供基础资料,具有重要生物学和生态学的意义.     

Identifying Indicator Species in Habitats Created by Coastal Structures

In this paper,three approachs were developed to find indicator species from the habitat created by coastal structures.These approachs consist of a model of species co-occurrence probability,a model of k-environmental factor probability and a composite model.Simultaneously,a case study was conducted in Hsinchu Fishing Port of north-western Taiwan.Based on the aforementioned models,three primary producer species,Ahnfeltiopsis flabelliformis,Chondrus ocellatus and Sarcodia montagneana,were chosen as the indicator species which had the highest co-occurrence probabilities and showed greater tolerance to more critical environment.It is imperative to understand how the three species under particular co-occurring conditions and environmental factors influence the composition of sessile assemblages in coastal water.The results indicate that for the purpose of increasing biodiversity,these models are feasible to find indicator species of artificial structures,and to help make it possible to design coastal structures based on biological considerations.This study provides an innovative approach for further advanced application in the artificial habitat of coast management.     

福建兴化湾大型底栖动物种类组成和生物多样性

为摸清福建兴化湾大型底栖动物的种类组成、生物多样性分布格局以及受扰动情况,于2013年7月、9月以及2014年2月、4月共四个航次进行了大型底栖动物调查。采用优势度指数、Shannon-Wiener多样性指数、Margalef’s丰富度指数和Pielou’s均匀度指数等方法,分析了该海域大型底栖动物的种类组成和生物多样性分布。结果表明,研究海域共鉴定出大型底栖动物132种,包括多毛类58种,甲壳类27种,软体动物33种,其他门类14种。四个季节的共同优势种均为多毛类,包括多鳃齿吻沙蚕(Nephtys polybranchia),寡鳃齿吻沙蚕(Nephtys oligobranchia),中蚓虫(Mediomastus californiensis)和异足索沙蚕(Lumbrineris heteropoda)。研究海域大型底栖动物的平均生物量为39.42g/m~2;平均栖息密度为311.67个/m~2;栖息密度和生物量平均值2014年4月最高(398个/m2,63.23g/m~2),2013年7月航次最低(252个/m2,7.77g/m~2)。不同站位,栖息密度和生物量不同。栖息密度最大值出现在1号站位(738个/m~2),最低值为12号站位(90个/m~2)。而生物量平均最大值出现在15号站位(108.17g/m~2),最低值出现在22号站位(8.72g/m~2)。丰富度指数、均匀度指数、Shannon-Wiener多样性指数的平均值分别为2.81、0.87和2.73,这三个指数,9月份均为最大,分别为3.20、0.93、3.12,4月份最小,分别为2.09、0.78、2.05。生物多样性指数和丰富度指数均表明福建兴化湾大型底栖动物群落受到一定的扰动。     

西太平洋海鲶(Ariidae)主要种类与分布的研究

简述海鲶科鱼类研究概况,并结合作者的调查研究列出了西太平洋海鲶科鱼类的主要种及其检索表;又描绘各个种的地理分布区,通过分析比较认为印度—西太平洋是该科鱼类的分布区;中日海域是该区的一个分布边缘;最后讨论了有关于印度—西太平洋海鲶科鱼类的起源与分化问题。     

黄河口近岸海域鱼卵、仔稚鱼种类组成及群落结构特征

为了解调水调沙期间黄河口及邻近海域鱼卵、仔稚鱼群落结构的动态变化,作者分别于2011年和2018年黄河调水调沙期间（6月—7月）,利用大型浮游生物网对该海域的鱼卵、仔稚鱼进行表层水平拖网调查。结果表明：2011年3个航次共采集鱼卵1 280粒,仔稚鱼5 973尾,隶属于7目11科13属;2018年3个航次共采集鱼卵4 104粒,仔稚鱼237尾,隶属于7目11科13属。优势种以斑鰶（Konosirus punctatus）、鳀（Engraulis japonicus）和赤鼻棱鳀（Thryssa kammalensis）等短生命周期、低营养层级的小型中上层鱼类为主。靠近黄河入海口处站位的鱼卵、仔稚鱼密度相对较高,鱼卵、仔稚鱼分布范围向黄河入海口门处集中。鱼卵、仔稚鱼的多样性指数在调水调沙过程中出现波动,过后又恢复至调水调沙前水平。环境因子Pearson相关性分析表明,鱼卵数量与环境因子间无显著相关性（P0.05）,仔稚鱼数量与叶绿素a的含量呈极显著正相关（R=0.870,P<0.01）。两个年度调查结果对比发现,总体来说调查期间黄河口及邻近海域鱼卵、仔稚鱼种类数变化不大,在适温类型组成上均以暖温种为主;2018年鱼卵、仔稚鱼采集数量均小于2011年,但是鱼卵、仔稚鱼的均匀度指数（J’）和多样性指数（H’）均大于2011年,除6月上旬航次外,其他两个航次丰富度指数（D）也均大于2011年。本研究补充了黄河口及邻近海域鱼类早期补充资源的基础数据,旨为黄河口邻近海域及渤海的渔业资源评估和养护提供依据。     

赤潮生物种类特征光谱获取技术

较为系统地研究了赤潮生物水体反射率曲线获取方法。通过对 2类反射率反演方法得出的反射率曲线与实际反射率曲线进行比较 ,得出在不具备大气环境参数的情况下 ,经验线性法的反演结果与实际反射率曲线最接近的结论 ,并进一步对正常海水和赤潮生物水体的光谱特性进行分析 ,提取出赤潮生物水体的特征光谱。这是进行赤潮监测和识别的重要前提     

Polymetallic Nodule Mining, Waste Disposal, and Species Extinction at the Abyssal Seafloor

The size of individual mining blocks for polymetallic nodule extraction seems to be rather small, not more than 100 km² in the French mining claim. Even when adding an additional resedimentation zone to the directly impacted area, the size of the affected seabed would remain below 200 km². We assume that even rare species in the abyss inhabit larger areas and propose discussions of the International Seabed Authority and other stakeholders for the different subregions on mining strategies from the perspective of exploitation versus species extinction and conservation. Although impacts of waste disposal at the abyssal seafloor are different from those of nodule mining, the 200 km² concept may also be applied.     

渤海湾近岸海域浮游动物多样性

2004~2009年每年1~2次对渤海湾近岸海域选定站位进行采样,分析了其浮游动物的种类组成及种类多样性。结果表明,渤海湾近岸海域共鉴定出浮游动物9大类48种,主要种类为近岸低盐种,优势种主要为强壮箭虫(Sagitta crassa)、中华哲水蚤(Calanus sinicus)、大同拟长腹剑水蚤(Oithona similes)、小拟哲水蚤(Paracalanus parvus)和双刺纺锤水蚤(Acartia bifilosa)。通过不同年份渤海湾近岸海域浮游动物物种丰度、多样性指数、均匀度指数、优势度的对比,发现渤海湾海域生物环境质量在2007年前呈下降趋势,2007年后呈回升趋势。渤海湾近岸海域南部断面的浮游动物多样性指数呈减小趋势,北部断面的浮游动物多样性呈增大趋势。     

九龙江口溯河鳗苗的种类及其形态特征

作者于１９９５,１９９６年鳗苗溯河期在九龙江口采集１０、１５尾鳗苗标本以脊椎骨数及量度性状进行进行了比较,确定九龙江口溯河鳗苗有三种,即日本鳗鲡,花鳗鲡和西里伯斯鳗鲡,西里伯斯鳗鲡为中国大陆沿海首次报道。文章对三鳗鱼的形态特征进行描述并讨论一些分类问题。