2022年夏季胶州湾致灾物种多棘海盘车的分子解析

多棘海盘车(Asterias amurensis)是海星纲的一个致灾物种,广泛分布于包括我国黄海、渤海海域、韩国、日本和俄罗斯海域在内的北太平洋海域,并作为入侵种分布于澳大利亚的塔斯马尼亚海域。多棘海盘车在多个海域发生过暴发性增殖导致的高密度、大规模聚集,对海洋生态系统和水产养殖造成严重的负面影响。自2006年以来在我国山东青岛海域多次发生大规模多棘海盘车聚集,对贝类养殖造成重大经济损失。日本、俄罗斯、澳大利亚等海域的多棘海盘车遗传多样性研究取得了显著进展,然而,迄今为止鲜有针对我国海域致灾物种多棘海盘车的分子生物学分析,阻碍了我国海域种群与全球种群间遗传进化关系的比较分析。研究重点分析了于2022年7月在胶州湾发生多棘海盘车暴发时采集的12个样本,系统组装了其线粒体基因组、核糖体基因簇以及多种通用分子标记。基于线粒体基因组和核糖体基因簇的系统发育分析表明多棘海盘车具有较高的种内遗传多样性。基于线粒体基因组的蛋白编码基因进行分化时间估算,多棘海盘车的种内遗传分化可能发生在1.7～4.2 Ma,表明多棘海盘车的扩布可能较早发生。与线粒体基因组相比,多棘海盘车核糖体基因簇序列在种内极为保守...     

长棘海星(Acanthaster planci)幼体特异性PCR检测技术与应用

长棘海星(Acanthaster planci)的暴发是导致我国南海乃至印度—太平洋海域珊瑚礁退化的主要原因之一。浮游幼体的密度是决定成体种群是否暴发的重要指标,但是由于幼体肉眼不可见且不易分辨,常规调查和显微镜观察均无法有效检测到自然海域的长棘海星幼体,因此迫切需要开发一种高灵敏性且特异性的长棘海星幼体检测技术。本研究针对长棘海星幼体线粒体细胞色素氧化酶亚基I(mt COI,mitochondrial cytochrome oxidase subunit I)基因序列,建立了基于聚合酶链式反应(PCR,polymerase chain reaction)的长棘海星幼体特异性检测技术,并对西沙七连屿珊瑚礁海域的长棘海星幼体进行了检测。结果表明,设计筛选的4对特异性引物均可以扩增长棘海星Apmt COI基因片段,且与蓝指海星(Linckia laevigata)、面包海星(Culcita novaeguineae)、粒皮海星(Choriaster granulatus)和吕宋棘海星(Echinaster luzonicus)没有交叉反应。在退火温度为58.5℃时,引物2aooni F/2...     

长棘海星的暴发及其防治

为有效控制长棘海星暴发,保护珊瑚礁生态系统,文章概述长棘海星的生物特征以及暴发周期、破坏程度和暴发原因,同时基于对我国西沙群岛海域的相关调查和分析,提出防治措施。研究结果表明:长棘海星的主要食物为造礁石珊瑚,具有个体大、数量多和生长快等特点,其暴发严重破坏珊瑚礁生态系统;我国西沙群岛盘石屿海域存在长棘海星暴发的迹象,主要原因包括台风过境、全球变暖和天敌减少等;可综合采取投放天敌、人工清理以及跟踪监测和预警等措施,加强对长棘海星的防治。     

四种微藻对长棘海星幼虫存活率和生长发育的影响

长棘海星[the Crown-of-Thorns Seastar （CoTS）;Acanthasterspp.]的暴发严重破坏珊瑚礁生态系统的功能和物种多样性, 其幼虫的存活率是决定成体种群密度的关键因素之一,因此了解长棘海星浮浪幼虫阶段的摄食及营养需求对于长棘海星灾害防控至关重要。本研究选用杜氏盐藻（Dunaliella salina）、牟氏角毛藻（Chaetoceros meülleri）、亚心形扁藻（Platymonas subcordiformis）和小球藻（Chlorella vulgaris）4种微藻喂养长棘海星幼虫,通过测定不同喂养条件下长棘海星幼虫的存活率、体长、体宽和胃面积等参数,结合4种微藻的营养含量,综合分析了不同微藻对长棘海星幼虫生长发育的影响。结果表明,不同的藻类投喂对长棘海星幼虫存活和生长发育产生显著的差异。幼虫生长到第16天时,牟氏角毛藻喂养的幼虫存活率为（7.20±0.01）％,所喂养幼虫的体长（678.83 μm）、体宽（391.04 μm）和胃面积（14 628.14 μm²）均显著高于杜氏盐藻、亚心形扁藻和小球藻喂养的幼虫。藻类生理指标和营养成分分析表明,牟氏角毛藻的蛋白质含量、能量、以及C20系列脂肪酸、饱和脂肪酸和单不饱和脂肪酸均高于杜氏盐藻和小球藻,而且其大小可能比较适宜幼虫的捕食。本研究表明特定种类的饵料藻类是决定幼虫发育的关键因素。     

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。     

基于COⅠ基因序列的长腹剑水蚤系统进化关系

长腹剑水蚤属（Oithona）是广泛分布于海洋近岸和外海海域的中小型桡足类中最为丰富的类群之一,由于个体小且形态差异微小,通过传统的形态学分类法对其进行准确鉴定难度较大。本文对南海分布的长腹剑水蚤属内的5个种,即瘦长腹剑水蚤（O.tenuis）、羽长腹剑水蚤（O.plumifera）、刺长腹剑水蚤（O.setigera）、伪长腹剑水蚤（O.fallax）和长刺长腹剑水蚤（O.longispina）线粒体COⅠ基因序列以及DNA数据库中长腹剑水蚤属其他地区种类COⅠ基因序列进行比较分析,使用ABGD （Automatic Barcode Gap Discovery）和GMYC （Generalized Mixed Yule Coalescent）模型进行物种界定,分析种间种内遗传距离,并构建系统进化关系。结果显示ABGD和GMYC模型均可以很好地对长腹剑水蚤进行种类划分;种内遗传距离为0.0%~1.6%,种间遗传距离为17.7%~44.5%（Kimura 2-parameter双参数模型）,表明种间出现较高的分化;贝叶斯系统树和最大似然树进化树结果均表明,简长腹剑水蚤（O.simplex）与其他种类相距较远,羽长腹剑水蚤和拟长腹剑水蚤（O.similis）中存在隐种的分化,分别是我国南海海域和地中海的羽长腹剑水蚤以及朝鲜海峡和北海的拟长腹剑水蚤,种间遗传距离分别为18.6%、22.9%。     

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.     

浮游软体动物长角螺属(Clio)种类的分类学和谱系地理学

许多终生浮游软体动物接近全球分布或呈环球分布,是海洋酸化和谱系地理学研究的良好材料。本文以西北太平洋和北印度洋的长角螺属(Clio)种类为材料,通过测定其线粒体COI基因(mtCOI,55条)和核18S rRNA基因(9条)序列,结合数据库中已有的序列,对该属进行了分类学和谱系地理学研究。结果表明,矛头长角螺(C. pyramidata)和尖棘长角螺(C. cuspidata)在mtCOI基因系统树中均形成4个明显分化的谱系分支,分别为支系A–D和支系E–H。矛头长角螺的支系A为全球分布,中国海及邻近海域可能仅有支系A的存在,支系B、C和D分布于特定海域。尖棘长角螺也存在明显的谱系地理结构,西北太平洋北赤道流南北两侧存在2个不同的支系,分布于吕宋海峡的支系E为一新的谱系分支。各支系内mtCOI基因的K2P遗传距离在0～0.026之间,支系间的遗传距离在0.031～0.089之间。膨凸长角螺(C. convexa)和曲形长角螺(C. recurva)没有明显的地理遗传分化。18S rRNA基因支持支系D为独立种,但不支持其他支系的划分。矛头长角螺和尖棘长角螺内部可能存在隐存多样性。洋流可...     

西沙珊瑚礁遭大批长棘海星侵蚀

西沙甘泉岛海域的珊瑚礁正遭受长棘海星大军侵袭,数百平方米珊瑚礁变成白骨。长棘海星属于棘皮动物,是一种状似葵花的水生物,浑身长满了剧毒长刺。它们吃珊瑚虫的     

长棘海星暴发对珊瑚礁区沉积物营养盐动力学的影响研究

长棘海星暴发对珊瑚礁生态系统产生了严重危害,而水体营养盐的补充可能是导致长棘海星暴发的一个关键因素。砂质沉积物对调控珊瑚礁区的营养盐浓度和结构起着关键作用,因此本研究通过流动式反应器对长棘海星和砂质沉积物进行模拟实验,分析长棘海星排泄活动及其死亡后有机体降解对水体营养盐的影响,并探究砂质沉积物的响应。实验结果表明:（1）长棘海星排泄的溶解无机氮（DIN）和溶解无机磷（DIP）通量分别为（83.55±4.74）μmol/(ind.·h)和（2.53±0.03）μmol/(ind.·h),这些营养盐可能给长棘海星的持续暴发提供营养条件;（2）砂质沉积物对长棘海星排泄导致的营养盐浓度升高具有缓冲作用,约70.7%的DIN和91.4%的DIP被截留在沉积物中,但沉积物界面营养盐交换导致的氮磷比升高可能不利于珊瑚生长;（3）长棘海星死后的有机体降解可促使沉积物–水界面释放营养盐,结合海星暴发密度估算,其释放的营养盐可导致上覆水中DIN和DIP浓度分别升高0.32 μmol/L和0.01 μmol/L,这可能会促使大型藻的快速生长而妨碍珊瑚的自我修复。     

Unravelling population structure of black musselcracker Cymatoceps nasutus: evidence for multiple populations in South African coastal waters

Genetic studies on South African marine fishes have shown that many species exist as single, well-mixed stocks throughout their core distribution. The black musselcracker or poenskop Cymatoceps nasutus is a slow-growing, late-maturing and long-lived sparid (Perciformes: Sparidae) that is endemic to South African coastal waters. Conventional tagging studies suggest that it is resident, with limited connectivity between different regions along the coast. Mitochondrial and nuclear DNA were used to investigate the genetic structure of C. nasutus along the South African coastline and showed evidence of at least two populations. Samples collected from the Tsitsikamma Marine Protected Area on the South Coast to KwaZulu-Natal on the East Coast showed no significant population structure over much of the distribution. Gene flow for C. nasutus within this region is not limited by geographic distance and appears to be unaffected by various oceanographic barriers and biogeographical boundaries. Samples from the Western Cape to the west of Tsitsikamma, however, showed moderate to substantial differentiation for both markers, which may be influenced by a temperature barrier – a coldwater ridge – along the South Coast. These data provide the first genetic assessment of this South African sparid, and suggest that a two-stock management strategy would be appropriate for the species.     

东海近岸带鱼(Trichiurus japonicus)线粒体控制区序列的群体遗传变异研究

带鱼(Trichiurusjaponicus)是广泛分布于东亚大陆架海域的暖温性近底层经济鱼类,也是东海区最重要的海洋渔业捕捞对象。然而,目前的研究报道对东海近岸带鱼群体遗传变异特性认识不足,不利于其种群的遗传资源保护和管理。本研究利用线粒体控制区序列对东海近岸带鱼6个群体191个个体的遗传多样性、遗传分化和历史动态进行分析。在577 bp长的控制区序列中共检测到70个多态位点,定义了121个单倍型。群体总的单倍型多样性较高(0.9911),但总的核苷酸多样性较低(0.0092),群体间遗传多样性水平差异较小。单倍型遗传学关系、Fst值和分子方差分析结果均表明群体间的遗传分化不显著,存在广泛的基因交流。历史动态分析结果表明东海近岸带鱼群体在更新世中晚期可能经历了瓶颈效应和随后的群体快速扩张,这是导致群体遗传多样性较低的主要原因。带鱼较强的扩散能力、洄游行为、海洋环流以及近期的群体扩张可能是造成东海近岸带鱼缺乏显著的系统地理种群结构的原因。研究结果提示,在线粒体DNA水平上,东海近岸带鱼群体是一个随机交配的种群,在遗传资源管理上可作为一个单元进行管理。     

黄东海奇异指纹蛤Acila mirabilis和指纹蛤Acila divaricata群体遗传多样性及进化研究

指纹蛤属Acila贝类是我国黄东海重要的底栖生物,研究其遗传多样性及进化对了解这一海区环境的变化及与生物的关系具有重要作用。本研究通过线粒体COI基因标记,分析了黄东海常见的两个指纹蛤属物种—奇异指纹蛤Acila mirabilis和指纹蛤Acila divaricata的分化情况,结果表明这两个种的分化形成时间分别在3.71和4.27百万年前,处于上新世时期,我们推测冰期时海平面下降引起的物种栖息地的缩减以及黄海和东海环境条件的不同是导致物种分化的重要原因。通过群体遗传多样性分析,我们发现分布于黄海的4个奇异指纹蛤群体中,3500-10群体的遗传多样性水平最高,且群体遗传多样性自冷水团中心内侧至外侧呈递减趋势,推测这可能与这一群体对冷水团有较好的适应性有关。分布于东海的3个指纹蛤群体均检测到两个单倍型类群ZA和ZB,两类群的分化时间大约在64万年前,发生于更新世中期,我们认为冰期时海平面升降引起的群体地理隔离与二次接触是导致指纹蛤两个单倍型类群形成的主要原因。     

印度洋-西太平洋海洋动物谱系地理演化格局

印度洋和西太平洋海域,拥有大量浅海大陆架、边缘海和岛屿,孕育了全球最丰富的初级生产力和渔业资源,尤其是作为该区域陆源物质输入、两大洋能量汇聚中心和生物多样性中心的东印度三角,在全球海洋生物分布和进化中扮演了重要角色.本文结合物理海洋和化学海洋环境,通过线粒体基因和核基因等分子标记研究结果,归纳分析了印度洋和西太平洋区域...     

Population Genetic Structure of Rock Bream (<Emphasis Type="Italic">Oplegnathus fasciatus</Emphasis> Temminck &amp; Schlegel, 1884) Revealed by mtDNA COI Sequence in Korea and China

The rock bream, Oplegnathus fasciatus, is a common rocky reef game fish in East Asia and recently has become an aquaculture species. Despite its commercial importance, the population genetic structure of this fish species remains poorly understood. In this study, 163 specimens were collected from 6 localities along the coastal waters of Korea and China and their genetic variation was analyzed with mtDNA COI sequences. A total of 34 polymorphic sites were detected which determined 30 haplotypes. The genetic pattern reveals a low level of nucleotide diversity (0.04 ± 0.003) but a high level of haplotype diversity (0.83 ± 0.02). The 30 haplotypes are divided into two major genealogical clades: one that consists of only Zhoushan (ZS, East China Sea) specific haplotypes from the southern East China Sea and the other that consists of the remaining haplotypes from the northern East China Sea, Yellow Sea, Korea Strait, and East Sea/Sea of Japan. The two clades are separated by approximately 330~435 kyBP. Analyses of AMOVA and F_st show a significant population differentiation between the ZS sample and the other ones, corroborating separation of the two genealogical clades. Larval dispersal and the fresh Yangtze River plume are invoked as the main determining factors for this population genetic structure of O. fasciatus. Neutrality tests and mismatch distribution analyses indicate late Pleistocene population expansion along the coastal waters of Korea and China approximately 133–183 kyBP during which there were periodic cycles of glaciations and deglaciations. Such population information needs to be taken into account when stock enhancement and conservation measures are implemented for this fisheries species.     

南沙群岛密斑马面鲀群体遗传多样性分析

密斑马面鲀Thamnaconustessellatus是在我国南海海域较为常见的一种马面鲀属鱼类。本研究基于线粒体DNA控制区序列对南沙群岛密斑马面鲀3个群体的遗传结构及其遗传多样性进行了分析。研究结果显示,密斑马面鲀的控制区序列变异程度较大,86尾个体序列的变异位点数为38个,共定义了28个单倍型;3个密斑马面鲀群体的单倍型多样度和核苷酸多样度均较高,且相差不大;密斑马面鲀群体间未检测到显著的群体遗传结构,分子方差分析表明,99.67%的遗传差异来自于群体内,群体间遗传差异仅为0.33%。贝叶斯树和最大似然树均显示出密斑马面鲀单倍型间松散的分布,未检测到显著的谱系结构。群体历史动态分析结果表明密斑马面鲀的群体经历了更新世的群体扩张事件。     

Microsatellites reveal fine‐scale genetic structure of the Chinese surf clam Mactra chinensis (Mollusca,Bivalvia, Mactridae) in Northern China

As a commercially important fisheries resource in East Asia, the Chinese surf clam Mactra chinensis has experienced severe population declines in the past decades, probably due to over‐exploitation. To provide scientific bases for fisheries management and artificial breeding, we investigated genetic variation and population structure of Mactra chinensis in Northern China using microsatellites. Samples collected from eight localities throughout natural habitats of the species in Northern China were genotyped. Nine microsatellites revealed high allelic diversity with 14–36 alleles per locus. Observed and expected heterozygosity varied from 0.593 to 0.945 and from 0.638 to 0.958, respectively. Pairwise F_ST values indicated that all population pairs had small but significant genetic differentiation. A Mantel test showed statistically significant correlations between genetic distance and geographical distance, indicating that genetic differentiation of the Chinese surf clam conformed to a pattern of isolation‐by‐distance. Cluster analysis using neighbor‐joining separated the eight populations into three groups. The three areas of low gene flow identified by barrier analysis corresponded with local oceanographic features, suggesting that marine currents and peninsulas play an important role in population structuring of this species.     

我国沿海马尾藻属(Sargassum)的物种多样性及其区系分布特征

通过对我国沿海多次野外实地考查以及文献报道,采用统计学的分析方法,研究了马尾藻属海藻资源的物种构成和区系分布特征.结果表明,马尾藻属种数在我国海域的水平分布呈现出北少南多的趋势,黄、东海仅17种,南海达到124种、占世界马尾藻总数的36.47％.其中,黄海西区、东海西区、南海北区和南海南区种数及小区单一分布种类数分别为10、13、82和61种及2、3、52和42种.我国特有种类为64种、占世界尾藻总数的18.82％.在我国沿海马尾藻的垂直分布特征为:高潮带2种,低潮带91种,潮下带78种.     

中国近海浮游桡足类中华哲水蚤（Calanussinicus Brodsky）的分子系统地理学和种群遗传结构研究

Planktonic copepod Calanus sinicus is the dominant meso-zooplankton in the Northwest Pacific Ocean. To better understand its population dynamics and phylogeographic patterns, 243 C. sinicus individuals were collected from seven locations across the shelf waters of China and its population genetics was studied by mitochondrial DNA cytochrome oxidase I(mtCOI) sequences analyses. Thirty-nine different sequences, or haplotypes, were detected with moderate haplotype diversity(h=0.749) and low nucleotide diversity(π=0.003) for all populations. The evolutionary divergence between geographic populations varied from 0.24% to 0.37%, indicative of very limited genetic differentiation. Visualized minimum spanning network(MSN) and phylogenetic analysis of all the detected haplotypes did not reveal any clear phylogeographic pattern. Furthermore, AMOVA data showed no significant spatial population differentiation existed among the individuals collected across China shelf waters. Pairwise FST values showed that population collected from northwest of the East China Sea(ECS) displayed a low difference to other populations. Mismatch distribution analyses and neutrality tests indicated that C. sinicus might undergo a demographic/population expansion. No significant population genetic structuring was detected, indicating an extensive gene flow among the C. sinicus populations. Our results provide molecular evidence for the hypothesis that C. sinicus in the northwestern South China Sea in winter is transported from the East China Sea and the Yellow Sea by the China Coastal Current during the northeast monsoon period.