关键词：
大银鱼
群体遗传学
本地适应性
染色体倒置
摘要：
近年来人类活动引起的环境变化对生物多样性产生严重危害,生物多样性的丢失会影响区域乃至全球的生态系统及其服务功能。环境改变通常会引起适应能力差的群体发生衰退、消失,甚至导致整个物种灭绝,而物种内遗传变异作为生物多样性的重要组成部分可以减缓这些有害效应,直接决定着生态系统的稳定性。另一方面,生物通过迁移、表型可塑性和适应性进化等方式应对有害环境变化,群体内及群体间遗传变异水平是适应性进化的关键和基础。因此,人类活动极大地重塑了物种内中性和适应性遗传变异的存在模式,在此背景下评估种内遗传多样性水平和分布模式有利于保护自然群体野生资源,特别是对渔业经济物种的合理开发与管理有重要指导意义,而探究生物如何快速适应环境变化的遗传机制更能为进化生物学提供新的见解。大银鱼（Protosalanx hyalocranius）隶属于胡瓜鱼目、银鱼科、大银鱼属,曾是我国许多沿海河口地区和内陆湖泊的重要渔业物种,开展大银鱼群体遗传学及本地适应性研究有两方面重要意义:（1）水利工程修建、水体污染及过度捕捞等人类活动导致大银鱼野生资源严重衰退,特别在鸭绿江口、黄河口和长江口等河口地区已经丧失经济利用价值,而且大银鱼被移植到我国众多水库湖泊,作为入侵物种严重危害本地生物的多样性水平,同时也造成大银鱼群体间基因流增加,近交程度升高,不利于遗传变异的维持,开展群体遗传学研究有利于其野生资源的合理开发和有效保护。（2）大银鱼作为一种适应性极强的物种,是研究复杂性状适应性进化遗传机制的理想材料,首先大银鱼存在河口洄游和淡水陆封两种生态类型,可以适应高盐和低盐两种生境;其次移植过程扩展了大银鱼分布范围,适应了一些与原生地差异较大的极端环境,例如在高纬度极寒的黑龙江河流建立了稳定群体。因此,从以上两个方面开展适应性进化的遗传机制研究,可以评估大银鱼进化潜力,对进化生物学有重要启示作用。而目前大银鱼的群体遗传学研究中,只是利用单个分子标记或针对的仅为几个群体甚至少数个体,亟需从更高层面对大银鱼整个分布范围内群体展开遗传学研究,本研究通过线粒体DNA、微卫星标记和群体基因组学三种手段全面衡量大银鱼种内遗传变异水平、群体间遗传结构,并探究适应性进化的分子机制,主要研究结果如下:
1、设计引物扩增了大银鱼线粒体DNA一个控制区片段（668 bp）,基于一个样本的简化基因组测序数据开发得到9个多态性微卫星位点,采用以上两种标记评估大银鱼6个地理群体遗传变异水平,平均单倍型多样性和核苷酸多样性分别为0.737和0.0029,巢湖的单倍型多样性（0.634）和核苷酸多样性（0.0019）在所有群体中最低,杂合度分析显示巢湖、辽河口和鸭绿江口群体的期望和观测杂合度较低,黑龙江入侵群体有较高遗传多样性水平。遗传结构分析显示,太湖同其他群体间Dest（大于0.0982）明显高于其余群体间Dest值,洪泽湖同两个河口群体间存在显著遗传差异,而巢湖同河口群体间不存在遗传分化,黑龙江群体同洪泽湖之间遗传关系最近,STRUCTURE结果中除了辽河口和鸭绿江有相似遗传构成,遗传变异的分布模式基本按照群体来源区分,主成分分析结果同Dest和STRUCTURE相一致。Bottleneck分析显示,辽河口和鸭绿江口群体可能经历了近期瓶颈效应。DIYABC模拟显示,黑龙江入侵群体来源于太湖和洪泽湖两个群体,且洪泽湖贡献更高比例遗传变异。以上结果表明,人类活动造成河口地区大银鱼更为严重的种群衰退,河口洄游型群体比淡水陆封群体遗传多样性更低,淡水群体中,巢湖遗传多样性水平最低,更易受到人类活动干扰,应在保护中重点关注;淡水群体同河口群体的遗传关系远近反应了各自从祖先群体分离的时间早晚;相比于原生地群体,黑龙江入侵群体的遗传变异并没有显著减少,表明多来源移植过程可以在入侵群体保持较高遗传多样性水平。
2、获取洪泽湖大银鱼雌雄各20尾的重测序数据,比对到已发表的大银鱼参考基因组,通过比较性别间测序深度差异,筛选到scaffold195上一个雌性特有的基因组区域,长度为598 bp,BLASTp比对后发现scaffold4上存在与雌性特异区域同源的序列,两者之间存在总长230 bp的片段缺失,针对单拷贝雌性特异区和双拷贝同源序列的保守区域设计PCR引物,扩增结果显示雌性中包含两个条带,雄性中只有一个条带,可以简便高效地鉴定个体性别。本研究开发的基于PCR快速鉴定大银鱼遗传性别的技术,不仅可以判定性成熟前群体性别比例,以排除不均一性比对遗传结构解析的干扰,还可用于大银鱼性别决定机制的研究。
3、已发表的两个大银鱼基因组完整性一般,均为scaffold水平,在基因组结构变异检测时有较大局限性。本研究结合三代Pac Bio长读长测序和Hi C测序技术,组装了大银鱼染色体水平高质量参考基因组序列,基因组大小445 Mb
