海南島寬額鱧(Channa gachua)群體遺傳變異與生物地理過程

陳佳琪,李 潮,張雯君,李 煒,高天揚,趙 俊

廣州市亞熱帶生物多樣性與環(huán)境生物監(jiān)測重點實驗室,廣東省水產(chǎn)健康安全養(yǎng)殖重點實驗室,廣東省水產(chǎn)優(yōu)質(zhì)環(huán)保養(yǎng)殖工程技術(shù)研究中心,華南師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院,廣州 510631

海南島是我國緯度最低、面積最大的熱帶島嶼,該島北以瓊州海峽與廣東劃界,西臨北部灣與越南遙望。由于火山作用和海平面上升,海南島最初在大約2—2.5百萬年前從大陸中分離出來[1- 2],而地質(zhì)證據(jù)表明,在更新世冰期期間,海南島與大陸有數(shù)次的連接與分離[3- 4]。海南島的地形復(fù)雜,以五指山和鸚哥嶺兩座山脈為隆起核心,從中部和南部地區(qū)陡峭上升,并向北延伸到一個寬闊的平原,水系從中部山區(qū)向周圍延伸組成輻射狀水系。南渡江為最大河系,向北流入瓊州海峽,萬泉河與陵水河則向東流入南海,昌化江向西流入北部灣,藤橋河向南經(jīng)三亞藤橋港獨立入海。隨著DNA序列測定技術(shù)和生物信息學(xué)的發(fā)展,近年來學(xué)界陸續(xù)涉足了海南島淡水魚類生物地理與種群遺傳的研究,研究表明海南島受到地理屏障影響的淡水魚類在種群遺傳上普遍存在一定分化,如細尾白甲魚(Onychostomalepturum)[5]、東方墨頭魚(Garraorientalis)[6]和擬平鰍(Liniparhomalopteradisparis)[7]等。對于海南島這一大陸性島嶼進行生物地理學(xué)研究,可幫助了解生物類群在大陸與島嶼間分布的演化歷史,也可以協(xié)助了解該島嶼的地質(zhì)與氣候變化歷史。

元江(紅河)發(fā)源于我國云南省,在越南境內(nèi)自北部灣入海,近年來的古地磁學(xué)研究表明,海南島原屬于廣西和越南北部[8- 9],從中生代晚期到新生代早期,海南島沿紅河斷裂帶向東南方向移動和旋轉(zhuǎn)到現(xiàn)在的位置[10- 11],且在1986年出版的《海南島淡水及河口魚類志》[12]中記述了海南島淡水魚類與元江及紅河水系相同的有62種,所以,元江及其與海南島西南部水系在地質(zhì)歷史上可能存在某種聯(lián)系,添加元江樣本作為本研究的外類群可幫助了解海南島淡水魚類的生物地理過程。

寬額鱧(ChannagachuaHamilton, 1822)亦稱南鱧或白邊鱧,隸屬于鱸形目(Perciformes)鱧科(Channidae)鱧屬(Channa),常在溪流和河溝的淺水區(qū)域生活。國內(nèi)主要分布于海南島各水系[12]、云南各江河及其支流等[13],國外主要分布于印度及東南亞各地[12]。目前,國內(nèi)外學(xué)者主要對寬額鱧的毒理學(xué)[14- 15]、生理學(xué)[16- 17]、染色體組型分析[18]、同工酶[19]以及寬額鱧與同屬魚類的親緣關(guān)系[20- 21]等方面開展了一些研究。

遺傳變異和種群遺傳結(jié)構(gòu)的量化對于改善自然種群的管理和保護至關(guān)重要[22],但是對于寬額鱧這一物種內(nèi)的遺傳分化和親緣地理的研究,目前為止國內(nèi)僅有一篇關(guān)于寬額鱧遺傳變異的報道[23],該文章主要測定了云南瀾滄江和海南島南渡江、萬泉河與昌化江4個水系寬額鱧的線粒體控制區(qū)序列,結(jié)果表明云南組群和海南組群間高度分化。然而,該研究對于海南島種群的地理覆蓋范圍相對缺乏,僅選取了三個水系,且在與海南島淡水魚類的親緣關(guān)系上,云南元江相比瀾滄江更能說明海南島的歷史生物地理過程。此外,魚類Cytb基因的長度為1140 bp左右,它的結(jié)構(gòu)與功能在mtDNA的13個蛋白質(zhì)編碼基因中被了解得最清楚,而且進化速率適中,被認(rèn)為是解決分類和系統(tǒng)進化問題最可信的分子標(biāo)記之一[24]。因此,本研究旨在通過線粒體Cytb序列的測定和分析,解決如下科學(xué)問題：(1)了解海南島內(nèi)寬額鱧的譜系分化和遺傳多樣性現(xiàn)狀,試圖闡述海南島內(nèi)寬額鱧經(jīng)歷的歷史生物地理過程。(2)推斷可能影響海南島寬額鱧的遺傳多樣性和生物地理過程的歷史過程或事件。(3)檢驗海南島與元江水系寬額鱧之間的親緣地理關(guān)系,重點檢驗昌化江與元江的關(guān)系,以期為未來海南島淡水魚類保護區(qū)的規(guī)劃和建設(shè)提供理論支持,為我國魚類的生物多樣性保護和管理提供借鑒依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 樣品采集

于2017年7月、10月,在海南島及云南的12個采樣點采集168條寬額鱧個體(樣品體長范圍為3.9—13.5 cm),將所采集個體按采樣的水系進行種群劃分,即用水系名稱對種群進行命名。各具體采樣點及樣品信息見表 1,樣品分布地圖見圖1。采集后的樣本立即取其新鮮肌肉并用95%的乙醇固定,帶回實驗室置于-20℃低溫冰箱作長期保存。樣本存放在華南師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院魚類標(biāo)本室。

表1 寬額鱧樣品信息

圖1 寬額鱧樣品分布圖Fig.1 Sampling locations forC.gachua各采樣點信息及水系代碼見表 1

1.2 DNA的提取及測序

基因組DNA的提取主要使用從上海生工生物工程技術(shù)服務(wù)有限公司購買的Ezup柱式動物基因組DNA抽提試劑盒所示方法,略有改動。所提取的總DNA溶于TE溶液,-20℃長期保存。使用通用引物L(fēng)14724(5′-GACTTGAAAAACCACCGTTG- 3′)和H15915(5′-CTCCGATCTCCGGATTACAAGAC- 3′)[25]擴增Cytb片段,引物由上海生工生物工程技術(shù)服務(wù)有限公司合成。PCR擴增在25 μL反應(yīng)體系中進行,包括2×Taq PCR Master Mix(諾唯贊)12.5 μL、上下游引物各1.0 μL(濃度為0.01 mmol/L)、DNA模板1.0 μL,ddH2O 9.5 μL,每一次反應(yīng)都包括陰性對照。具體的反應(yīng)程序為：94℃預(yù)變性4 min,94℃變性30 s,49℃退火45 s,72℃延伸1 min,共35個循環(huán),最后在72℃下延伸8 min。PCR產(chǎn)物通過1% 瓊脂糖凝膠電泳檢驗?zāi)康钠蔚臄U增情況后,送往上海生工生物工程技術(shù)服務(wù)有限公司純化并進行雙向測序。

1.3 序列比對及遺傳多樣性分析

利用DNASTAR軟件包的SeqMan程序?qū)π蛄羞M行正反鏈拼接,再將拼接文件導(dǎo)入Clustal X 2.1程序進行序列比對,比對結(jié)果通過MEGA 7.0軟件[26]再進一步進行人工校對,并計算序列的堿基組成,可變位點數(shù)等。利用DnaSP v5.0軟件計算單倍型數(shù)及單倍型在各種群的分布情況,并利用單倍型多樣性(Haplotype diversity,h)[27]和核苷酸多樣性(Current genetic diversity estimates,θπ及Historical genetic diversity estimates,θω)[28]指數(shù)評估種群遺傳多樣性水平。當(dāng)前遺傳多樣性(θπ)是基于序列之間的成對變異進行估算,而歷史遺傳多樣性(θω)是基于序列中分離位點的數(shù)量進行估算[28],通過比較當(dāng)前遺傳多樣性(θπ)和歷史遺傳多樣性(θω),可以深入了解近代進化史的種群動態(tài)[29]。

1.4 系統(tǒng)發(fā)育分析

利用MEGA7.0軟件基于Kimura′s two-parameter模型計算遺傳距離,并基于鄰接法(Neighbor-joining, NJ)構(gòu)建NJ樹。基于最大似然法(Maximum likelihood, ML)構(gòu)建的ML樹,采用在線軟件PhyML 3.0 (http://www.atgc-montpellier.fr/phyml/)構(gòu)建,并通過SMS[30]采取Akaike信息量準(zhǔn)則(Akaike Information Criterion, AIC)得出最佳核苷酸替換模型為GTR+G+I；利用MrBayes 3.1.2進行貝葉斯推斷(Bayesian inference, BI)分析,用Treeview顯示拓撲結(jié)構(gòu)圖。

1.5 種群歷史動態(tài)及遺傳分化分析

為檢驗各譜系是否發(fā)生過擴張,利用DnaSP v5.0軟件對各譜系進行Tajima′sD、Fu′Fs檢驗及核苷酸錯配分布(Mismatch-distribution)分析。使用 Network 5軟件基于Median-joining法構(gòu)建單倍型親緣關(guān)系網(wǎng)絡(luò)圖。利用 Arlequin 3.5軟件[31]進行分子方差分析(AMOVA),估算遺傳變異在群體間和群體內(nèi)的分布, 并計算群體間遺傳分化指數(shù)(FST)及其P值。使用DnaSP計算兩個遺傳分化指數(shù)GST和NST,檢查系統(tǒng)地理結(jié)構(gòu)的存在。通過BEAUti v1.7.5設(shè)置參數(shù),將進化替代模型設(shè)為GTR+G+I,將生成的文件導(dǎo)入BEAST v1.7.5中計算節(jié)點的分化時間,而后再通過Tracer采用Coalescent：Bayesian Skyline,對每個譜系進行了有效種群大小的歷史動態(tài)反演,其結(jié)果以貝葉斯天際線(Bayesian skyline plots, BSP)方式呈現(xiàn)。

2 結(jié)果與分析

本研究中,6個種群的168個序列共獲得36個單倍型(序列全長1142bp,可變位點125個),A、C、T、G平均含量分別為30.4%、13.8%、25.3%和30.5%。

2.1 系統(tǒng)發(fā)育分析

為更好地了解寬額鱧種群之間的親緣關(guān)系,采用不同方法(NJ,ML和BI)對36個單倍型構(gòu)建分子系統(tǒng)發(fā)育樹,由3種方法得出的拓撲結(jié)構(gòu)相似,因此把3種方法構(gòu)建的系統(tǒng)樹合為一致樹(圖2)。從系統(tǒng)發(fā)育樹中可以看出,36個單倍型分為兩大支系(A支和B支)。A支包含海南島5個種群的全部單倍型,B支為云南元江種群。其中,A支中可以分為兩個亞支,一個是A1亞支,包括海南島5個種群(CH、LS、TQ、WQ及ND)的大部分單倍型,另一支為A2亞支,包括昌化江的兩個采樣點即暢好鄉(xiāng)和水滿鄉(xiāng)的全部單倍型。

圖2 基于Cytb序列單倍型構(gòu)建的寬額鱧群體NJ, ML和BI樹Fig.2 Neighbor-joining, Maximum likelihood and Bayesian inference tree ofC.gachuabased on Cytbgene haplotypesNJ樹：鄰接樹,Neighbor-joining tree；ML樹：最大似然樹,Maximum likelihood tree；BI樹：貝葉斯推斷樹,Bayesian inference tree;圖中的A與B分別表示寬額鱧海南島與云南組群的譜系,A1與A2分別為譜系A(chǔ)的亞支；分支節(jié)點數(shù)字分別表示NJ, ML和BI樹的支持率；Hap：單倍型,Haplotype

在單倍型網(wǎng)絡(luò)圖(圖3)中,3個主要分支結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)發(fā)育樹結(jié)果一致,譜系B與A1、A2亞支至少有40個突變步數(shù)。系統(tǒng)發(fā)生的結(jié)果支持云南元江種群在親緣關(guān)系上與海南島的5個種群相距較遠,且最先分化出來,處于最為古老的分支地位,接著是昌化江的部分個體分化出來,而后其余的海南島各種群相互聚為一支。

圖3 基于Cytb基因構(gòu)建的寬額鱧單倍型網(wǎng)絡(luò)圖Fig.3 The haplotype network ofC.gachuabased on Cytbgene haplotypes圖中 A1、A2、B 分別為寬額鱧系統(tǒng)樹中的A1亞支、A2亞支、譜系 B；數(shù)字和虛線框代表不同譜系單倍型間的核苷酸替換數(shù)目；每個圓圈代表一個單倍型,圓的面積與單倍型頻率成正比

2.2 種群遺傳多樣性

表2顯示了寬額鱧各種群的遺傳多樣性。6個種群的平均單倍型多樣性為0.677(范圍：0.299—0.872)。除藤橋河種群的單倍型多樣性較低(0.299)外,其他種群的單倍型多樣性均較高,南渡江種群的單倍型多樣性最高(0.872)。對每個種群當(dāng)前(θπ)和歷史(θω)遺傳多樣性的計算表明各種群的θω幾乎均趨近于θπ,說明各種群在歷史上維持著相對穩(wěn)定的狀態(tài),幾乎無發(fā)生種群擴張。

各種群單倍型數(shù)目在4—9個之間,每個種群都具有各自的單倍型。特有單倍型共35個,占單倍型總數(shù)的 97.22%；共享單倍型僅 1個,分布在昌化江種群與萬泉河種群中,占單倍型總數(shù)的 2.78%。

2.3 譜系間遺傳距離及遺傳分化

表3為寬額鱧基于系統(tǒng)發(fā)育樹的3個譜系之間的遺傳距離和遺傳分化指數(shù)。結(jié)果表明,云南寬額鱧的譜系B的遺傳距離與海南島寬額鱧中的兩個亞支A1和A2的遺傳距離均較大(分別為0.0659,0.0537),表明譜系B與其余兩個譜系的關(guān)系都較遠,但相對A2亞支較近。遺傳分化指數(shù)FST值也呈現(xiàn)出高度的分化(范圍在0.9045—0.9596)。

固定指數(shù)NST和GST的比較顯示,NST大于GST(分別為0.8184和0.2858)。這一結(jié)果表明種群間存在明顯的譜系地理結(jié)構(gòu)。

2.4 分子方差分析(AMOVA)

利用分子方差分析方法AMOVA (Analysis of Molecular Variance)可以對研究的種群進行不同層次的歸類與劃分,估計出組群之間、組群內(nèi)以及個體之間不同層次表現(xiàn)出的變異占總變異的多少,從而了解變異的分布模式。根據(jù)系統(tǒng)樹得到的譜系將寬額鱧種群分成3個組群,進行分子方差分析(AMOVA)。其中云南元江水系為一個組群；海南島諸水系為一個組群,包括昌化江的部分種群、陵水河、藤橋河、萬泉河及南渡江；海南島內(nèi)昌化江的兩個采樣點即暢好鄉(xiāng)和水滿鄉(xiāng)為一個組群。結(jié)果表明,絕大部分變異發(fā)生在組群間(74.73%),而種群內(nèi)很小(5.87%) (表4),說明寬額鱧種群的變異主要來源于組群間。

2.5 種群動態(tài)分析

對各個譜系進行中性檢驗分析,結(jié)果表明,A1亞支和A2亞支的Tajima′sD和Fu′sFs 值均呈現(xiàn)負值,但不顯著(P>0.05),表明其在歷史上均未發(fā)生過明顯的種群擴張。單系群B的Tajima′sD和Fu′sFs 值均為正值(0.25163, 2.93079),表明云南元江種群亦未發(fā)生過種群擴張(表5)。且核苷酸錯配分布分析發(fā)現(xiàn),各譜系動態(tài)均呈多峰分布(圖4),其中A2亞支的峰形雖接近單峰,但因其頂峰處于邊緣臨界點,且頂峰過后發(fā)生過轉(zhuǎn)折,再加上A2亞支的個體數(shù)相對較少,這在核苷酸錯配分布分析中會產(chǎn)生一定的影響,結(jié)合A2在中性檢驗中負值不顯著的結(jié)果,可確定為多峰分布。這都表明了3個譜系在歷史進化的過程中處于相對穩(wěn)定的狀態(tài),基本無經(jīng)歷過種群擴張。貝葉斯天際線分析(Bayesian skyline plots, BSP)顯示A1亞支與單系群B在約1萬年前時有效種群數(shù)量趨于減小,A2亞支則未發(fā)現(xiàn)種群擴張或減小的趨勢(圖5)。

表2 基于 Cytb基因的遺傳多樣性分析

θπ：當(dāng)前核苷酸多樣性指數(shù),即成對序列間核苷酸變異的平均數(shù),the average number of nucleotide differences per site between two sequences；θω：歷史核苷酸多樣性指數(shù),即序列中分離位點的數(shù)目,the number of segregating sites among the sequences

表3 寬額鱧譜系間的遺傳距離(對角線下方)和遺傳分化指數(shù)FST(對角線上方)

表中 A1、A2、B 分別為寬額鱧系統(tǒng)樹中的 A1亞支、A2亞支、譜系 B

表4 寬額鱧群體分子方差分析

表5 基于Cytb的寬額鱧Tajima′sD和 Fu′sFs 檢驗

圖4 基于Cytb構(gòu)建的寬額鱧3個譜系的核苷酸錯配分布分析Fig.4 Mismatch-distribution ofC.gachuain three lineages based on Cytbgene實線代表期望值,帶有圓環(huán)的虛線代表觀測值

圖5 基于Cytb構(gòu)建的寬額鱧3個譜系的貝葉斯天際線圖Fig.5 Bayesian skyline plots ofC.gachuain three lineages based on CytbgeneNe代表有效種群大小,τ代表生物體的世代時間；黑線表示中值種群大小,彩色線包含區(qū)域表示95%置信區(qū)間

3 討論

3.1 寬額鱧種群遺傳多樣性及遺傳結(jié)構(gòu)

種群遺傳多樣性是生物多樣性的重要組成部分,體現(xiàn)了物種對不同環(huán)境的適應(yīng)能力的潛力,遺傳多樣性水平、形成機制和分布格局可揭示物種起源與進化歷程,是物種進化潛能的保證,也是物種保護工作的基礎(chǔ)[32]。本研究采集了海南島與云南不同水系6個種群共計168個野生寬額鱧樣本,共檢測出36個線粒體單倍型,平均單倍型多樣性(h)為0.6773,顯示出高單倍型多樣性。而核苷酸多樣性的積累時間比單倍型多樣性的積累時間更漫長,在一定程度上核苷酸多樣性比單倍型多樣性更能反映群體遺傳多樣性[33],所以可作為衡量一個種群線粒體DNA遺傳變異與種群歷史動態(tài)的重要指標(biāo)。本研究中,海南島與云南各種群的歷史遺傳多樣性(θω)幾乎均趨近于當(dāng)前遺傳多樣性(θπ),說明各種群在歷史上相對穩(wěn)定,并未因種群擴張或減小而造成θω急劇升高或降低。此外,核苷酸多樣性普遍較小這一結(jié)果,與東南亞地區(qū)關(guān)于鱧屬魚類的研究結(jié)果[34- 36]十分相似,然而卻遠低于海南島其他物種的核苷酸多樣性[5- 6, 37- 38]。這就說明,并不是環(huán)境壓力或瓶頸效應(yīng)而造成寬額鱧的核苷酸多樣性劇烈下降,如果存在瓶頸效應(yīng),則相同的地質(zhì)事件或氣候動蕩會對相同分布的物種有相似的影響。對于寬額鱧這一鱧屬魚類核苷酸多樣性較低的解釋是,該物種屬于熱帶、亞熱帶暖水性淡水魚類,常棲息于河溝及溪流的淺水區(qū)域中[39],生活環(huán)境單一,所受外界環(huán)境刺激相對較小,故這一物種對于適應(yīng)環(huán)境的要求沒有很高,遺傳物質(zhì)發(fā)生突變的幾率便小了許多,突變沒那么容易被保留下來,導(dǎo)致寬額鱧核苷酸多樣性水平貧乏。

分子方差分析(AMOVA)中,根據(jù)系統(tǒng)樹的分支結(jié)果進行了分組,確定了種群內(nèi)5.87%的變異,組群內(nèi)種群間19.40%的變異以及組群間74.73%的變異(表4),說明寬額鱧種群變異主要來源于組群間,即各譜系間的變異最為明顯。譜系間的遺傳距離和遺傳分化指數(shù)FST結(jié)果(表3)也表明,譜系B(元江種群)與其他兩個譜系A(chǔ)亞支的遺傳距離均較大(分別為0.0659, 0.0537),且各譜系間的FST值均大于0.9,說明6條水系寬額鱧Cytb序列的遺傳分化主要是由于山脈或水系的隔離導(dǎo)致,海南島在與大陸分離后,海南島水系與云南水系不再發(fā)生聯(lián)系,故海南島和云南的寬額鱧種群發(fā)生了較大的遺傳變異,而在海南島的內(nèi)部水系中,位于昌化江海拔較高兩個地點(暢好鄉(xiāng)和水滿鄉(xiāng))的寬額鱧由于地勢原因,與海南島平原地區(qū)種群缺乏基因交流,從而發(fā)生了明顯的遺傳分化。

3.2 寬額鱧的種群歷史動態(tài)

中國南方較為溫和的更新世氣候和多樣的地形為寬額鱧這一熱帶物種提供了許多適宜的棲息地。本研究的中性檢驗及核苷酸錯配分布結(jié)果證明了3個譜系均不存在種群擴張的現(xiàn)象。BSP結(jié)果表明,A2亞支在歷史上沒有發(fā)生過相對劇烈的種群波動,而A1亞支與譜系B都呈現(xiàn)了約1萬年前的有效種群數(shù)量減小,但其幅度不大。推測這是由于更新世冰期期間,寬額鱧種群不可避免地受到了溫度變化和海平面變化的影響而發(fā)生一定程度的有效種群數(shù)量減小,而A2亞支群體的棲息地(暢好鄉(xiāng)和水滿鄉(xiāng))由于位于五指山山勢較高(1000 m左右)的河流上,受冰河時期溫度影響較小,所以可能保持了相對穩(wěn)定的生態(tài)位,并沒有經(jīng)歷劇烈的種群波動。

3.3 寬額鱧的親緣地理過程

親緣地理學(xué)是生物地理學(xué)的研究核心[44],其關(guān)注生物遺傳變異與地理之間的關(guān)系。揭示某一地區(qū)物種在歷史上經(jīng)歷的生物地理過程,有助于我們在制定保護規(guī)劃和措施的時候做到有的放矢。在本研究中,根據(jù)NJ,ML及BI系統(tǒng)樹、單倍型分布的特征及單倍型網(wǎng)絡(luò)圖,可證實基于Cytb序列的寬額鱧主要存在兩個譜系(A、B),兩個譜系均顯示出高度的地理結(jié)構(gòu)。譜系A(chǔ)進一步分為兩個亞支,其中A1亞支的成員來源于海南島5個水系的大部分個體,A2亞支的成員僅限于昌化江上游地勢較高的2個地區(qū)(暢好鄉(xiāng)和水滿鄉(xiāng)),而薛丹等[23]基于寬額鱧群體與Zhou等[5]基于細尾白甲魚群體的系統(tǒng)地理學(xué)研究結(jié)果亦均表明昌化江存在2個譜系,這與本研究結(jié)果基本一致,證實了昌化江確實存在兩個譜系。推測這是由于在海南島內(nèi),寬額鱧的祖先種群最先從島外定居至昌化江,伴隨著五指山和鸚哥嶺的隆起,部分祖先種群向東擴散至陵水河、藤橋河,向西擴散至南渡江進而進入萬泉河,且由于陵水河、藤橋河、南渡江和萬泉河的大部分江河均位于平原,寬額鱧種群間能發(fā)生基因交流的機會較大,故這4個種群在系統(tǒng)樹上并沒有各自形成明顯的譜系,即系統(tǒng)樹海南組群中的A1亞支,但4個種群依舊在山脈和地理隔離的影響下,均發(fā)生了一定程度的分化；而擴散至昌化江上游的寬額鱧祖先種群在山脈隆起過程中,棲息于地勢較高(如水滿鄉(xiāng)、暢好鄉(xiāng)等)的河溝等淺水區(qū)域中,其中,水滿鄉(xiāng)是海南島地理位置最高的鄉(xiāng)鎮(zhèn),暢好鄉(xiāng)的地勢也較高,故推測這一部分祖先種群所在水系由于地勢原因而與平原地區(qū)的水系發(fā)生了隔離,與其他種群之間鮮有交流,從而保留了海南島中古老的祖先種群的遺傳特性,此即為系統(tǒng)樹海南組群中,最先分化出來的A2亞支。譜系B的成員均為云南元江種群,且從系統(tǒng)樹來看,元江種群處于最為古老的分支地位,為最先分化出來的種群,這也為海南島種群可能起源于元江(紅河)種群提供了證據(jù)。

近年來的古地磁學(xué)研究表明,海南島原屬于廣西和越南北部,而后沿紅河斷裂帶向東南方向移動和旋轉(zhuǎn)到現(xiàn)在的位置,所以海南島西南部水系與元江(紅河)水系在歷史上可能存在一定的聯(lián)系。更新世期間,冰川和冰川消融以及隨著海平面的降低和升高已經(jīng)極大地影響了東南亞的陸地結(jié)構(gòu)和動植物分布[3]。冰期期間,北部灣因海平面下降而暴露,北部灣和海南島在內(nèi)的整個地區(qū)成為亞洲大陸沿海平原的一部分,并且,越南北部水系(包括元江/紅河)通過雷州半島和海南島西南部流入南海,這有助于魚類的遷移擴散[5]。相關(guān)地質(zhì)證據(jù)和生物學(xué)研究也表明,海南島和越南北部的種群之間存在密切的進化關(guān)系[37,45- 46]。

據(jù)推斷,在中更新世冰期期間,大陸和島嶼的水系因海平面下降而發(fā)生接觸,越南北部水系通過雷州半島和海南島流入南海,因此元江(紅河)和海南島西南部的昌化江可能存在一條能夠聯(lián)系的古河道,寬額鱧借此進行了由元江(紅河)至昌化江的種群擴散。后來的間冰期,北部灣海平面上升,海南島與大陸隔離,元江(紅河)與海南島西南部水系的基因交流被中斷,海南島和元江(紅河)的寬額鱧分成兩個分支并隨后發(fā)生分化。海南島內(nèi)部水系亦因五指山鸚哥嶺山脈的隆起而產(chǎn)生地理隔離,從而昌化江、南渡江、萬泉河、陵水河及藤橋河均發(fā)生一定程度的分化。這與Lin等人[47]關(guān)于蠟皮蜥(Leiolepisreevesii)的種群遺傳結(jié)構(gòu)研究中提出的擴散路線：蠟皮蜥從越南沿海擴散到海南,然后從海南向北擴散至中國大陸的結(jié)果十分相似,進一步支持海南島淡水魚類與越南北部水系(包括元江/紅河)的魚類關(guān)系更為密切。在未來的研究中,需要更多來自中國云南其他水系和越南沿海獨立水系的寬額鱧樣本,以進一步完整確定其何時何地以及如何遷移至海南島。

3.4 寬額鱧保護對策的探討

本研究探討了寬額鱧海南島各水系與云南元江的遺傳變異與系統(tǒng)地理結(jié)構(gòu),通過Cytb基因?qū)掝~鱧的研究結(jié)果顯示,寬額鱧6個種群在Cytb的譜系上呈現(xiàn)了2個主要譜系的關(guān)系。其中,云南元江種群無論是遺傳分化指數(shù)、AMOVA還是遺傳距離等都表現(xiàn)出與其他海南地區(qū)種群的遺傳分化程度最高,存在一定程度的隔離,因此本研究認(rèn)為云南元江種群很可能已經(jīng)進化為一個獨特的進化顯著單元(Evolutionarily Significant Unit, ESU)；在海南組群中,昌化江的部分種群作為獨立亞支最先分化了出來,遺傳分化指數(shù)也較高,故也應(yīng)作為獨特的進化顯著單元。而根據(jù)系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系、單倍型網(wǎng)絡(luò)圖,并且結(jié)合水系地理區(qū)域,本文認(rèn)為6個寬額鱧種群可以劃分為3個管理單元(Management Unit, MUs)進行保護,即云南元江種群為一個管理單元；海南組群劃分為兩個管理單元,一個為昌化江種群,另一個為海南其余種群。

致謝：中國臺灣臺南第一高級中學(xué)的林弘都老師給予數(shù)據(jù)分析支持,特此致謝。