刀鱭遺傳多樣性研究進(jìn)展

王美垚，管建洪(鎮(zhèn)江山水灣生態(tài)農(nóng)業(yè)開發(fā)有限公司，江蘇鎮(zhèn)江212125)

遺傳多樣性亦稱為基因多樣性，廣義上而言是指地球上生物所含遺傳信息總和。狹義上而言，遺傳多樣性也是人們通常所指的種內(nèi)的遺傳多樣性，是指種內(nèi)個體之間或1個群體內(nèi)不同個體的遺傳變異的總和［1-2］。遺傳多樣性可以決定并反映一個物種的進(jìn)化潛力及其對不良生存環(huán)境條件的抵御能力。一個遺傳多樣性較高或者遺傳變異性較為廣泛的物種，其對環(huán)境條件的適應(yīng)能力就更強，則更易于擴寬其分布地域范圍;反之，對于一個遺傳多樣性較低的生物種，其對環(huán)境條件改變的適應(yīng)能力就較低，如若遭受過度捕撈或者生存環(huán)境嚴(yán)重破壞等有害因素時，將會導(dǎo)致所屬群體的遺傳多樣性狀況的進(jìn)一步惡化，即會產(chǎn)生瀕危甚至滅絕的危險［3-4］。

刀鱭(Coilia nasus)隸屬鯡形目(Clupeiformes)、鳀科(Engraulidae)、鱭屬(Coilia)，又名長頜鱭，俗稱刀魚、毛花魚等，是一種中小型的洄游性魚類［5-6］。刀鱭主要分布于我國渤海、黃海以及東海區(qū)域，大多棲息于淺海以及河口一帶，在每年春季達(dá)到成熟期的個體聚集成群，然后由海游入長江，沿江逆流而上進(jìn)行生殖洄游，棲息于江內(nèi)及其支流等水體中。當(dāng)年孵化出的幼魚順江而下，第1年在?？诟浇痰猩?，次年游入海中完成生長以及育肥［7-10］。刀鱭味道鮮美，肉質(zhì)細(xì)嫩，因而遠(yuǎn)近聞名，與長江鰣魚、河鲀并稱為“長江三鮮”。近年來，由于人為捕撈過度、水利工程的興建所導(dǎo)致的刀鱭生態(tài)環(huán)境的破壞等，其野生資源遭受很大破壞，資源量銳減。筆者綜述了刀鱭遺傳多樣性的研究進(jìn)展，旨在為刀鱭資源保護(hù)、科學(xué)管理以及合理利用提供參考。

1 刀鱭遺傳多樣性的研究

目前，許多學(xué)者已對刀鱭遺傳多樣性方面開展了大量的科學(xué)研究工作，主要包括以下3個方面:形態(tài)學(xué)水平、蛋白質(zhì)水平以及DNA分子水平。

1.1 形態(tài)學(xué)水平 形態(tài)學(xué)方法是指以生物特定的形態(tài)學(xué)特征以及表型性狀來進(jìn)行物種的種質(zhì)鑒定及劃分。在形態(tài)學(xué)測量方面，常采用的方法是框架法，是由Humphries和Strauss在20世紀(jì)80年代初期提出來的［11-12］。一般而言，表型性狀的測量包括可數(shù)性狀與可量性狀。通過表型性狀的測量來進(jìn)行物種種質(zhì)鑒定，這種方法方便易行又簡單直觀，是最常使用的分類方法［13］，其在鱭屬魚類的分類問題的的研究中獲得了較為廣泛的應(yīng)用。袁傳宓等［14］從鱭屬魚類的形態(tài)結(jié)構(gòu)、繁殖情況、生長狀況、生活習(xí)性以及地理區(qū)域分布等方面開展了研究，將鱭屬魚類分為4個種:刀鱭、鳳鱭、短頜鱭以及七絲鱭，同時又根據(jù)上述指標(biāo)將刀鱭分為洄游性魚類與定居性2大類。其中，洄游性刀鱭又分成錢塘江型刀鱭以及長江型刀鱭2小類，與此同時其認(rèn)為應(yīng)將定居性刀鱭作為一個新的亞種，并稱其為太湖湖鱭。然后，他又對東南沿海地區(qū)所包括的各省區(qū)域以及長江中下游區(qū)域的鱭屬魚類物種以下魚類的分類問題進(jìn)行了討論，同時又進(jìn)一步明確了刀鱭各亞種所棲居的水系區(qū)域，還對刀鱭以及湖鱭的形態(tài)特征進(jìn)行了比較，發(fā)現(xiàn)太湖湖鱭主要是棲居于長江下游及其分支湖泊里，錢塘江型刀鱭則是主要棲居于浙江沿海以及舟山一帶，長江刀鱭主要分布區(qū)域則是位于長江中下游，主要是從長江口到洞庭湖一帶。劉文斌等［15］采用形態(tài)比較方法對長江刀鱭與太湖刀鱭進(jìn)行了研究，認(rèn)為太湖湖鱭與長江刀鱭尚未達(dá)到亞種水平。程起群等［16］采用逐步判別法對刀鱭和湖鱭2個種群的傳統(tǒng)可量性狀和框架參數(shù)進(jìn)行測量并采用形態(tài)綜合分析進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)刀鱭以及湖鱭2個種群之間的差異仍然只屬于種內(nèi)不同地理種群所產(chǎn)生的差異，尚未達(dá)到亞種水平的差異。向文殿［17］開展了太湖、洪澤湖以及南四湖刀鱭的形態(tài)差異研究，認(rèn)為上述3個種群尚未達(dá)到亞種水平。王冰［18］對安徽段無為、安慶和當(dāng)涂的3個刀鱭群體進(jìn)行了形態(tài)學(xué)差異研究，結(jié)果表明上述3個種群之間的差異僅限于種內(nèi)。

1.2 蛋白質(zhì)水平 1957年，Hunter等首次發(fā)現(xiàn)了同工酶的存在，隨著生命科學(xué)領(lǐng)域的理論和技術(shù)的不斷發(fā)展以及日臻成熟，后來誕生了同工酶技術(shù)，因而生物遺傳變異的研究自此步入了蛋白質(zhì)水平。同工酶是指一類具有相同來源并且能夠催化同一化學(xué)反應(yīng)，同時具有不同蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)以及組成的酶類，其在不同生物體組織、發(fā)育時期以及對于不同物種具有一定的差異性［19］。目前最常采用的方法是電泳法，其工作原理是依據(jù)蛋白質(zhì)分子中氨基酸各序列或其組成方式的差異，進(jìn)而在電泳中出現(xiàn)的遷移率的不同來反映生物體的遺傳變異性［20-21］。同工酶是生物體新陳代謝的調(diào)節(jié)者，并且與特定的組織細(xì)胞分化以及相應(yīng)的生理機能相聯(lián)系，另外同工酶還與基因的進(jìn)化以及物種不斷衍變存在相關(guān)性。因此，由于同工酶兼具生理指標(biāo)以及遺傳標(biāo)記的雙重特性，因而在生物種群的遺傳進(jìn)化以及物種分類和鑒定的研究中得到了較為廣泛的應(yīng)用。徐鋼春等［22］采用同工酶技術(shù)對于刀鱭不同組織的乳酸脫氫酶的表達(dá)情況進(jìn)行了研究，結(jié)果表明刀鱭的眼睛是乳酸脫氫酶表達(dá)較為典型的組織。劉文斌［23］采用了肌漿蛋白以及同工酶顯帶的生化技術(shù)，并分析了骨骼等內(nèi)部解剖性狀，對于鱭屬4種魚類(長江刀鱭、鳳鱭、短頜鱭以及七絲鱭)在不同環(huán)境條件下的系統(tǒng)發(fā)育以及各個種之間的親緣關(guān)系進(jìn)行了分析與討論。

1.3 DNA分子水平 運用形態(tài)學(xué)差異以及蛋白質(zhì)水平的差異來研究生物的遺傳多樣性時，可利用的位點相對較少，同時其容易受到不同環(huán)境條件的影響，而導(dǎo)致試驗結(jié)果的偏差。隨著生物技術(shù)領(lǐng)域的不斷發(fā)展以及日趨成熟，采用DNA分子標(biāo)記技術(shù)來研究生物的遺傳多樣性具有試驗結(jié)果穩(wěn)定、可靠以及準(zhǔn)確等優(yōu)點，因此得到了較為廣泛的應(yīng)用。DNA分子標(biāo)記技術(shù)也得到了不斷發(fā)展與完善，主要包括以下方法:隨機擴增多態(tài)性(RAPD)、擴增片段長度多態(tài)性(AFLP)、內(nèi)部簡單重復(fù)序列(ISSR)和線粒體DNA標(biāo)記(mt DNA)［24］等。與此同時，DNA分子標(biāo)記技術(shù)所采用的各種研究方法在刀鱭遺傳多樣性研究中得到了很好應(yīng)用。

1.3.1 RAPD技術(shù)。RAPD技術(shù)是指利用隨機合成的一系列較為短小的單個隨機引物，以研究對象的基因組DNA為模板進(jìn)行PCR擴增，然后將擴增后的產(chǎn)物通過電泳技術(shù)進(jìn)行分離，然后再觀察并對經(jīng)電泳分離后的PCR擴增產(chǎn)物的多態(tài)性進(jìn)行分析。RAPD技術(shù)操作簡便、效率高、成本低，同時不產(chǎn)生放射性等有害污染，因而該技術(shù)在生物遺傳多樣性的研究中得到了較為廣泛的應(yīng)用。馬春艷等［25］采用RAPD方法對長江口崇明島附近水體的30尾刀鱭的遺傳多樣性進(jìn)行了分析，同時將此試驗結(jié)果與小黃魚、大黃魚等魚類的遺傳多樣性進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)刀鱭群體的遺傳多樣性更為豐富，該群體的生存能力及其對不同環(huán)境條件變化的適應(yīng)能力更強。同時，馬春艷等［26］又運用RAPD方法對長興島刀鱭個體的遺傳多樣性進(jìn)行了檢測分析，結(jié)果表明我國刀鱭群體的遺傳多樣性較為豐富，處于較高水平，對不同生態(tài)環(huán)境的適應(yīng)能力較強。

1.3.2 AFLP技術(shù)。AFLP技術(shù)的工作原理是將生物體基因組DNA的限制性酶切片斷采取選擇性PCR擴增，然后將擴增后的酶切片斷采用變性聚丙烯酞胺凝膠電泳技術(shù)進(jìn)行分離與檢測［27］。AFLP技術(shù)所獲得的電泳條帶帶紋豐富，同時用樣量少，效率高并且靈敏度也較高，因而得到了較為廣泛的應(yīng)用。楊巧莉［28］對鱭屬各種類(包括長江刀鱭、短頜鱭湖鱭等)的遺傳多樣性進(jìn)行了研究，AFLP檢測結(jié)果表明湖鱭和短頜鱭可作為長江刀鱭的不同生態(tài)型種群，但是尚不能作為異于長江刀鱭的獨立物種或者作為其亞種。葛家春等［29］采用擴增片段長度多態(tài)性(AFLP)技術(shù)，對南京潛州江段的刀鱭群體的遺傳多樣性進(jìn)行了分析，結(jié)果表明刀鱭群體的遺傳多樣性較為豐富，其環(huán)境適應(yīng)能力也較強。

1.3.3 ISSR技術(shù)。ISSR技術(shù)是指運用在基因組中出現(xiàn)頻率較高的微衛(wèi)星序列作為引物，對于兩側(cè)進(jìn)行反向排列的DNA序列進(jìn)行PCR擴增，然后進(jìn)行電泳并進(jìn)行染色，最終將是否具有電泳條帶以及電泳條帶所處的相對位置作為依據(jù)，對不同物種之間標(biāo)記的ISSR遺傳多態(tài)性進(jìn)行分析［30-31］。李紅東［32］采用ISSR技術(shù)對5年間于長江段采集的刀鱭群體的遺傳多樣性進(jìn)行了分析，結(jié)果表明長江刀鱭的遺傳多樣性較為豐富。楊巧莉［28］采用ISSR技術(shù)對采自溫州、上海、廈門、大亞灣、寧波的鳳鱭群體進(jìn)行遺傳多樣性分析，發(fā)現(xiàn)鳳鱭可以分為2個組群:北方組群(上海)以及南方組群(溫州、廈門、大亞灣)。

1.3.4 mtDNA技術(shù)。mtDNA分子具有分子短小、組成結(jié)構(gòu)簡單、同時具有較高的進(jìn)化速度，并且可以進(jìn)行半自主復(fù)制。mtDNA分子中的D-loop區(qū)、Cytb等經(jīng)常作為一種母性遺傳的分子學(xué)標(biāo)記，在生物遺傳多樣性的研究中得到較為廣泛的應(yīng)用。張麗麗［33］對長江口5個刀鱭群體的線粒體DNA控制區(qū)全序列進(jìn)行了分析，結(jié)果表明長江口的刀鱭群體具有較高的遺傳多樣性，其環(huán)境適應(yīng)能力較強，但上述各個群體之間尚未形成顯著的地理分化，不能作為不同的地理種群。向文殿［17］利用mtDNA的D-loop標(biāo)記方法對太湖、洪澤湖以及南四湖水域的刀鱭群體的遺傳多樣性開展了研究，結(jié)果表明上述3個水域的刀鱭群體尚沒有形成顯著的種群分化。

2 展望

2.1 加強刀鱭資源保護(hù)力度 刀鱭是我國重要的經(jīng)濟洄游性魚類，其味道鮮美且肉質(zhì)細(xì)嫩，與鰣魚以及河豚并稱為“長江三鮮”，廣受人民大眾的喜愛，也是許多漁民生活收入的關(guān)鍵來源，歷史上刀鱭的資源量極為豐富。但是，近年來隨著我國社會的不斷發(fā)展與進(jìn)步，水利工程設(shè)施的大批興建致使江湖分隔，進(jìn)而導(dǎo)致刀鱭群體的生殖洄游行為受到阻礙。此外，水體環(huán)境污染日益嚴(yán)重，又導(dǎo)致了刀鱭群體的生活棲息環(huán)境條件的惡化。為了獲取更高的經(jīng)濟利益，漁民們不斷將漁網(wǎng)網(wǎng)目縮小，在捕撈成魚的同時大量捕獲了刀鱭幼魚，這種生境的惡化、洄游受阻以及不合理的過度捕撈致使刀鱭種群的生物資源量大幅度縮小，長江口刀鱭汛期中的捕獲量顯著減少并且有日益惡化的趨勢，不科學(xué)的捕撈方式導(dǎo)致捕獲的魚體更趨小型化，且漁獲物中的刀鱭魚體年齡日益縮小，長此以往必將嚴(yán)重?fù)p害刀鱭群體的遺傳多樣性的豐富性以及其種質(zhì)資源的穩(wěn)定性。

為了更好地保護(hù)刀鱭群體的正常生長和繁殖，保障刀鱭群體的資源量，可以從以下方面著手:①應(yīng)大力加強禁漁期的管理，嚴(yán)格遵守禁漁期的各項法律法規(guī)(如漁業(yè)保護(hù)條例等)，實行合理捕撈，嚴(yán)格控制捕撈強度并對捕網(wǎng)網(wǎng)目大小作出嚴(yán)格規(guī)定，對于違反規(guī)定任意縮小網(wǎng)目者實行嚴(yán)懲，以更好地實行科學(xué)捕撈、保護(hù)刀鱭幼魚資源，進(jìn)而實現(xiàn)刀鱭資源的可持續(xù)利用。②在各方面條件允許的情況下，可以對刀鱭產(chǎn)卵場劃定保護(hù)區(qū)，并嚴(yán)禁隨意圍墾，同時注意保護(hù)區(qū)內(nèi)水體環(huán)境的保護(hù)，防止水環(huán)境污染的發(fā)生，以使刀鱭群體資源得到更好繁衍及恢復(fù)。

2.2 加強刀鱭遺傳多樣性的研究 目前，許多學(xué)者已對刀鱭遺傳多樣性展開了研究，研究表明刀鱭群體具有較為豐富的遺傳多樣性，具有很好的進(jìn)化潛力，但是由于缺乏以前的相關(guān)參比數(shù)據(jù)，同時依據(jù)目前刀鱭群體資源所遭受的極其嚴(yán)重的破壞情況，有理由認(rèn)為刀鱭群體的遺傳多樣性已經(jīng)有所降低甚至出現(xiàn)較為嚴(yán)重的降幅。因此，今后還應(yīng)繼續(xù)深入開展刀鱭群體的遺傳多樣性方面的研究，以期從整體上掌握其遺傳多樣性的水平，同時可以更進(jìn)一步確定刀鱭群體的分類鑒定，更好地了解物種的進(jìn)化歷程、環(huán)境適應(yīng)機制以及種群群體的地理分布模式等問題，進(jìn)而為更好地開展刀鱭群體的資源保護(hù)工作以及對其合理開發(fā)與利用奠定理論基礎(chǔ)。

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