大黃魚野生和養(yǎng)殖群體的COI序列變異分析*

雷鳳玲,陳敏芳,蒙揚(yáng)鑫,牛素芳,吳仁協(xié),**,潘 瀅

(1.廣東海洋大學(xué)水產(chǎn)學(xué)院,廣東湛江 524088; 2.寧德市富發(fā)水產(chǎn)有限公司,大黃魚育種國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,福建寧德 352103)

大黃魚Larimichthyscrocea是石首魚科Sciaenidae中主要的經(jīng)濟(jì)魚類之一,俗稱黃花魚、黃魚、大鮮等,為暖水性集群洄游的中下層魚類,從山東半島以南至雷州半島以東海域均有分布。大黃魚為我國特有的地方性海水魚類,素有“國魚”之稱,大黃魚漁業(yè)曾位居中國“四大海洋漁業(yè)”之首[1]。早在20世紀(jì)50年代,國內(nèi)學(xué)者就開始對大黃魚的漁業(yè)生物學(xué)、生態(tài)學(xué)以及種質(zhì)資源狀況進(jìn)行了持續(xù)調(diào)查。以往的研究報(bào)道通常將中國沿海的大黃魚分為3個地理族群:岱衢族(黃東海種群),分布在黃海南部至東海中部;閩粵東族(閩粵東種群),從東海南部至珠江口;硇洲族(粵西種群),限于珠江口以西至瓊州海峽以東[2-4]。經(jīng)過1955-1980年3個時期的過度捕撈,中國近海大黃魚資源從興旺繁盛時代逐漸衰退到嚴(yán)重枯竭狀態(tài),早已不再形成漁汛[5]。大黃魚生活史類型從之前的K選擇演化為當(dāng)前的r選擇,種群結(jié)構(gòu)趨向簡單,資源穩(wěn)定性變差。

為此,我國政府大力發(fā)展東海區(qū)的大黃魚人工養(yǎng)殖和增殖放流,以減輕對野生大黃魚的捕撈壓力[3]。然而,養(yǎng)殖實(shí)踐和人工放流容易影響魚類種質(zhì)資源狀況和改變野生種群的遺傳背景?；诙喾N分子標(biāo)記的大量研究表明,東海區(qū)大黃魚養(yǎng)殖群體遺傳多樣性處于較低水平[6-8],野生群體的種質(zhì)資源整體退化嚴(yán)重,可供種質(zhì)改良所需的遺傳基礎(chǔ)急劇減少[9]。目前有關(guān)大黃魚粵西種群遺傳背景的調(diào)查研究較少,僅見Wang等[10]、Han等[11]、Liu等[12]應(yīng)用線粒體D-loop序列或SNP標(biāo)記分析了粵西大黃魚的群體遺傳變異,且該種群與閩粵東種群的遺傳學(xué)關(guān)系仍存有疑惑和爭議。此外,東海區(qū)大黃魚養(yǎng)殖個體是否對粵西種群的遺傳多樣性產(chǎn)生影響尚未知曉。因此,有必要使用其他分子標(biāo)記來進(jìn)一步開展東海區(qū)和粵西海域大黃魚不同群體間的遺傳學(xué)研究,以了解養(yǎng)殖和野生群體間的遺傳特征差異以及養(yǎng)殖對野生群體的遺傳學(xué)影響。

線粒體COI作為線粒體DNA中功能穩(wěn)定而又具有較多變異的基因序列,已成為動物物種DNA條形碼與系統(tǒng)進(jìn)化、譜系地理學(xué)和遺傳分化等方面研究的重要分子標(biāo)記。此外,也有研究指出COI基因序列在魚類群體遺傳學(xué)研究中具有較好的解析能力,已廣泛應(yīng)用于鯔Mugilcephalus[13]、棘頭梅童魚Collichthyslucidus[14]、彈涂魚科Periophthalmidae[15]等魚類的群體遺傳多樣性研究。本研究通過分析大黃魚粵西野生群體、閩粵東野生群體、東海區(qū)養(yǎng)殖群體的線粒體COI基因序列變異,研究不同群體間的遺傳多樣性、遺傳分化和歷史動態(tài),以期為粵西海域和東海區(qū)大黃魚種質(zhì)資源保護(hù)提供基礎(chǔ)資料和科學(xué)依據(jù),亦可為養(yǎng)殖群體種質(zhì)資源改良提供參考。

1 材料與方法

1.1 樣品采集

本研究所用的兩個大黃魚野生群體分別于2017年12月和2019年9月采自粵西的徐聞東岸(XWD,34尾)和硇洲島近岸(NZD,23尾),兩個養(yǎng)殖群體于2011年11月分別采自浙江象山岱衢族大黃魚養(yǎng)殖實(shí)驗(yàn)基地(XSYZ,21尾)和福建寧德三都灣大黃魚養(yǎng)殖漁排(NDYZ,20尾)。實(shí)驗(yàn)魚經(jīng)形態(tài)學(xué)鑒定后,取背部肌肉裝入95%酒精溶液中,于-20 ℃保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2 序列擴(kuò)增和測序

采用傳統(tǒng)的苯酚-氯仿法提取樣品的基因組DNA。利用魚類COI條碼通用引物(FishF1、FishR1)來擴(kuò)增大黃魚線粒體COI基因序列。PCR的反應(yīng)體系和擴(kuò)增程序參照Wu等[16]報(bào)道的實(shí)驗(yàn)方法。PCR擴(kuò)增產(chǎn)物經(jīng)1.2% 瓊脂糖凝膠電泳檢測合格后送至蘇州金唯智生物科技有限公司測序。

1.3 數(shù)據(jù)分析

除上述4個群體測定的98條COI序列外,本研究還從GenBank上下載了22條閩粵東野生群體(MYD)的大黃魚COI條碼序列,其中9條序列來自福建中南部沿海(MG574434-MG574437、KX777989、KX777990)和臺灣西岸(KX777985、KX777986、KX777988),13條序列來自珠江口近海(EU595167-EU595177、FJ237998、HQ564537、HQ564538)。本研究分析了包括上述5個群體共120條大黃魚的COI條碼序列。

群體COI條碼序列的堿基組成、序列變異、單倍型確定、單倍型網(wǎng)絡(luò)關(guān)系以及群體間的單倍型分布頻率Exact檢驗(yàn)和Fst值等分析參照吳仁協(xié)等[17]報(bào)道的方法。群體基因交流Nm由DnaSP 5.10軟件基于Gammast值進(jìn)行估算。在Arlequin Ver 3.5.1.2軟件中,通過3種設(shè)定方式來進(jìn)行群體分子變異分析(AMOVA):一是將5個群體歸為一個組群;二是將5個群體劃分為野生組群(MYD、XWD、NZD)和養(yǎng)殖組群(XSYZ、NDYZ);三是根據(jù)群體遺傳分化Fst值將5個群體劃分為3個組群(MYD、XWD、NZD,XSYZ,NDYZ)。上述分析所涉及的核苷酸進(jìn)化模型采用由jModelTest V2.1.10軟件運(yùn)算出的DNA序列最佳替換模型(K-2P+G,G=0.876),其余參數(shù)為分析軟件設(shè)置的默認(rèn)參數(shù)。根據(jù)樣品來源情況,將3個野生群體合并為一個野生組群(YSQ)、2個養(yǎng)殖群體合并為一個養(yǎng)殖組群(YZQ)進(jìn)行歷史動態(tài)分析,其中,中性檢驗(yàn)、核苷酸不配對分布、擴(kuò)張時間分析等參見吳仁協(xié)等[17]報(bào)道的方法。由于線粒體COI基因分歧速率與Cytb基因相近。因此,本研究采用其他硬骨魚類Cytb基因2%每百萬年的突變速率作為大黃魚COI條碼序列的突變速率,以推算群體擴(kuò)張時間。

2 結(jié)果與分析

2.1 遺傳多樣性

所分析的120條大黃魚COI條碼序列經(jīng)比對后,保留共有序列長度有591 bp,共編碼197個氨基酸,序列無插入和缺失或終止密碼子。序列T、C、A、G平均堿基含量分別為27.3%、30.0%、22.9%、19.8%,A+T含量(50.2%)稍微高于C+G含量(49.8%)。其C+G含量在3個密碼子中的分布差異較大,第1密碼子的C+G含量(56.6%)明顯高于第2、3密碼子(分別為43.4%、49.6%)。在591 bp長的序列中共檢測到35個變異位點(diǎn),其中簡約信息位點(diǎn)有13個,單堿基突變位點(diǎn)有22個。這些變異位點(diǎn)共定義了35處核苷酸替換,包括30處替換和5處顛換。

表1顯示,5個群體的單倍型多樣性以NZD群體最高(h=0.877 5)、NDYZ群體最低(h=0.194 7),核苷酸多樣性以XWD群體最高(π=0.003 1)、XSYZ群體最低(π=0.000 8),表現(xiàn)出明顯的群體間差異?；浳?個野生群體(XWD、NZD)的平均單倍型多樣性(h=0.841 6)稍微高于閩粵東野生群體(MYD,h=0.757 6),但二者的核苷酸多樣性相等(π值均為0.002 8),表明二者的遺傳多樣性水平大致相當(dāng)。野生組群(YSQ)的單倍型多樣性和核苷酸多樣性(h=0.810 8、π=0.002 9)均遠(yuǎn)高于養(yǎng)殖組群(YZQ,h=0.376 8、π=0.000 9),前者是后者的2-3倍。所有個體的單倍型多樣性、核苷酸多樣性和平均核苷酸差異數(shù)分別為0.690 6、0.002 2、1.327 3。

表1 大黃魚5個群體的遺傳多樣性指數(shù)

2.2 單倍型分布

所分析的120條COI條碼序列共定義34個單倍型,單倍型間的核苷酸差異數(shù)為1-9。表2的單倍型分布表明,單倍型H1為5個群體所共享,H8、H15為3個群體所共享,H4、H7、H9、H10、H17為2個群體所共享,其余26個單倍型均為某一個群體所特有。其中單倍型H1出現(xiàn)頻率最高,占5個群體總個數(shù)的55%,說明該單倍型是大黃魚種群在長期進(jìn)化過程中形成的較為穩(wěn)定的優(yōu)勢基因型。2個養(yǎng)殖群體均只有3個單倍型,且以單倍型H1的個體數(shù)為主,分別占XSYZ、NDYZ群體個數(shù)的67%、90%;而3個野生群體的單倍型數(shù)量較多,有11-17個。單倍型中介鄰接網(wǎng)絡(luò)關(guān)系圖呈現(xiàn)出以一個主體單倍型H1為中心、其他單倍型呈輻射狀分布的星狀結(jié)構(gòu)(圖1),未顯示出與序列來源地相對應(yīng)的譜系結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)與群體發(fā)生擴(kuò)張的譜系特征相一致。

The sizes of circles are proportional to haplotype frequency

表2 大黃魚5個群體的單倍型分布情況

2.3 遺傳分化和歷史動態(tài)

遺傳分化分析結(jié)果顯示(表3),XSYZ與NDYZ、MYD群體間的Fst值具有顯著性差異(Fst=0.128 5、0.086 0,P<0.05),表明象山養(yǎng)殖群體與寧德養(yǎng)殖群體、閩粵東野生群體均存在顯著的遺傳分化。3個野生群體間的Fst值均為負(fù)值,說明閩粵東野生群體與粵西野生群體內(nèi)個體間的遺傳差異大于群體間的遺傳差異水平。3個野生群體與NDYZ間的Fst值不具有顯著性差異(Fst=-0.010 6-0.000 2,P>0.05),基因流分析也顯示這4個群體間的Nm值較大(19.55-38.04)(表3),表明3個野生群體與寧德養(yǎng)殖群體間存在遺傳同質(zhì)性,群體間的基因交流明顯。

表3 大黃魚5個群體間的遺傳分化指數(shù)Fst (對角線以下)及基因交流Nm值(對角線以上)

3種AMOVA結(jié)果均表明大黃魚5個群體的遺傳變異絕大部分來自群體內(nèi)部(占總變異的98.03%-99.05%),來自組群間或群體間的遺傳變異僅占極少量(0.04%-1.25%),且統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)差異均不顯著(P=0.153-0.723 >0.05)(表4)。同時,AMOVA結(jié)果不支持5個群體劃分為野生組群和養(yǎng)殖組群(Fct=0.000 4,P=0.496),也不支持根據(jù)Fst值分為3個組群的假設(shè)(Fct=0.012 5,P=0.382)。但是,Exact檢驗(yàn)分析表明,單倍型在群體間的分布頻率差異具有顯著性(P<0.001),不支持5個群體是一個隨機(jī)交配種群的零假設(shè)。

表4 大黃魚5個群體的分子變異分析(AMOVA)

表5顯示野生組群(YSQ)的Tajima′sD檢驗(yàn)(D=-2.274,P=0.002)和Fu′sFS檢驗(yàn)(FS=-27.438,P=<0.001)均為顯著的負(fù)值,提示野生大黃魚可能經(jīng)歷了群體擴(kuò)張事件。野生組群的核苷酸不配對分布呈單峰分布(圖2),其擬合優(yōu)度檢驗(yàn)的SSD值(0.000 3)和Hri指數(shù)(0.022)均統(tǒng)計(jì)不顯著(P=0.94、0.83)(表5),表明所觀測的野生組群核苷酸不配對分布與群體擴(kuò)張模型相吻合。根據(jù)群體數(shù)量擴(kuò)張參數(shù)τ值(1.30),推算出野生群體約在10.9萬年前即晚更新世時期經(jīng)歷了群體數(shù)量擴(kuò)張事件。群體擴(kuò)張后、前的θ1/θ0比值為19.4,揭示了野生群體發(fā)生擴(kuò)張后其有效群體數(shù)量有實(shí)質(zhì)性的增大。在養(yǎng)殖組群(YZQ)中,Tajima′sD檢驗(yàn)(D=-1.445,P=0.062)和Fu′sFS檢驗(yàn)(FS=-1.506,P=0.123)均為統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)不顯著的負(fù)值(表5),該結(jié)果與群體發(fā)生擴(kuò)張的分子信號不相符。雖然養(yǎng)殖組群的核苷酸不配對分布的擬合優(yōu)度檢驗(yàn)結(jié)果(SSD=0.009 3、P=0.50,Hri=0.196、P=0.71)并未顯著偏離群體擴(kuò)張模型(表5、圖2),但其群體擴(kuò)張參數(shù)θ1/θ0比值僅為1.2,提示養(yǎng)殖群體的有效群體數(shù)量在其歷史動態(tài)過程中變化并不明顯。可見,歷史動態(tài)分析結(jié)果支持野生大黃魚經(jīng)歷了晚更新世的群體數(shù)量擴(kuò)張,但不支持養(yǎng)殖大黃魚發(fā)生群體擴(kuò)張事件。

The histogram is the observation distribution,and the curve is the expected distribution under the population expansion model.

表5 大黃魚野生組群和養(yǎng)殖組群的擴(kuò)張參數(shù)以及擬合優(yōu)度檢驗(yàn)

3 討論

3.1 大黃魚野生和養(yǎng)殖群體的遺傳多樣性比較

本研究的大黃魚野生群體和養(yǎng)殖群體顯示出不同的遺傳多樣性模式,前者為高h(yuǎn)(>0.5)、低π(<0.005)類型,后者為低h、低π類型。這種差異在以往的大黃魚群體線粒體COI序列變異研究中也有相同的報(bào)道[18,19]。歷史動態(tài)分析結(jié)果支持野生大黃魚經(jīng)歷了晚更新世的群體擴(kuò)張事件,但不支持養(yǎng)殖大黃魚發(fā)生群體擴(kuò)張事件。因此,野生大黃魚的這種遺傳多樣性模式很可能是因其在種群數(shù)量動態(tài)演化史中發(fā)生了群體擴(kuò)張,即經(jīng)歷了一個由較小的有效群體快速擴(kuò)張成一個較大群體的過程,該過程產(chǎn)生的許多新突變可增加單倍型多樣性,但因缺乏足夠的進(jìn)化時間來積累核苷酸序列變異,最終形成高h(yuǎn)、低π模式[17]。養(yǎng)殖大黃魚呈現(xiàn)低h、低π模式可能是因?yàn)槠淙后w經(jīng)歷過近期瓶頸效應(yīng)或由單一、少數(shù)群體所產(chǎn)生的奠基者效應(yīng)引起的[19]。與野生群體相比,本研究的養(yǎng)殖大黃魚群體遺傳多樣性下降較為明顯(前者是后者的2-3倍)。這種下降與基于其他分子標(biāo)記研究東海區(qū)大黃魚養(yǎng)殖群體遺傳變異的分析結(jié)果相一致[6,9,20-22]。以往研究普遍認(rèn)為用于養(yǎng)殖繁育的親本數(shù)量少、遺傳背景單一,由此引起的遺傳瓶頸效應(yīng)及其伴隨發(fā)生的遺傳漂變和近交衰退等作用,是導(dǎo)致東海區(qū)養(yǎng)殖大黃魚種質(zhì)資源退化的主要原因[7,20-22]。此外,養(yǎng)殖過程中的人為選擇也可能是造成養(yǎng)殖大黃魚群體遺傳多樣性下降的另一個因素。人工選育通常篩選目標(biāo)群體的優(yōu)良性狀,隨著世代培育及代際遺傳,其定向選擇勢必增強(qiáng),容易引起群體中某些稀有基因喪失和雜合子缺失,從而造成子代群體遺傳多樣性的丟失[23]?？梢?不同進(jìn)化力量在大黃魚野生和養(yǎng)殖群體中的作用機(jī)制導(dǎo)致了二者遺傳多樣性特征的顯著差異。

與其他研究報(bào)道的大黃魚線粒體COI序列遺傳多樣性相比,如呂泗野生群體(h=0.915、π=0.004 12)和浙閩2個養(yǎng)殖群體(h=0.503、π=0.001 53)[18],以及黃東海8個野生群體(h=0.842 5、π=0.003 454)、福建2個養(yǎng)殖群體(h=0.463 5、π=0.001 1)、江浙4個養(yǎng)殖群體(h、π均為0)[19],本研究的野生和養(yǎng)殖群體的遺傳多樣性均低于上述研究結(jié)果(因共同親本繁育而來的江浙4個養(yǎng)殖群體除外),提示所檢測的大黃魚種質(zhì)資源狀況不容樂觀。然而,Han等[11]報(bào)道了黃東海的大黃魚野生群體線粒體D-loop序列具有較高的遺傳多樣性(h=0.989 5-1.000 0、π=0.021 2-0.024 6)。除了分子標(biāo)記、樣品數(shù)量、采樣時間的差異引起不同研究的差別之外,一個不爭的事實(shí)是過度捕撈導(dǎo)致中國近海的大黃魚野生群體資源早已處于嚴(yán)重枯竭狀態(tài)。而養(yǎng)殖群體通常來源于少數(shù)野生大黃魚繁育的后代個體,有效親本數(shù)量較小導(dǎo)致種群出現(xiàn)遺傳瓶頸效應(yīng)和近交衰退[20,21]。因此,本研究未能在野生群體和養(yǎng)殖群體中檢測到較為豐富的遺傳多樣性屬于情理之中。

與東海區(qū)大黃魚不同的是,粵西大黃魚尚無長期的人工養(yǎng)殖或種苗放流增殖歷史。因此,影響遺傳多樣性的瓶頸效應(yīng)、遺傳漂變和近親雜交等不利因素在大黃魚粵西種群遺傳中的作用應(yīng)當(dāng)不明顯,粵西種群可能保存相對較多的稀有等位基因。然而,本研究的粵西野生群體遺傳多樣性水平與閩粵東野生群體相當(dāng),明顯低于上述報(bào)道的黃海野生群體的遺傳多樣性(h=0.915-0.946、π=0.004 12-0.004 70)[18,19]。究其原因可能有2個:一是粵西種群是大黃魚3個地理種群中產(chǎn)卵群體數(shù)量、資源量及捕撈產(chǎn)量、棲息地面積等均最少的一個種群[2,4],其有效群體數(shù)量相對較少,所蘊(yùn)含的遺傳多樣性豐富度不如黃東海種群;二是浙閩不僅是野生大黃魚的主要產(chǎn)區(qū),也是主要的養(yǎng)殖區(qū)和人工放流區(qū),其養(yǎng)殖逃逸及放流苗種數(shù)量較多[19,22],東海區(qū)的這些養(yǎng)殖個體可能通過中國沿岸流進(jìn)入南海,與南海的野生大黃魚發(fā)生基因交流,從而影響了粵西大黃魚野生群體的遺傳多樣性。研究表明養(yǎng)殖魚類可對野生群體產(chǎn)生遺傳稀釋或基因漸滲,導(dǎo)致野生群體遺傳多樣性的降低[23]。

與彈涂魚科(h= 0.913-0.987、π=0.002-0.005)、鱭屬Coilia(h= 0.556-0.933、π=0.002-0.005)、石斑魚屬Epinephelus(h= 0.884-0.955、π=0.002)、銀鯧Pampusargenteus(h= 0.619、π=0.002)等魚類[17]相比,本研究的粵西野生大黃魚群體遺傳多樣性(h=0.757 6-0.805 7、π=0.002 8-0.003 1)處于中等水平。這與Wang等[10]和Han等[11]基于線粒體D-loop序列的研究結(jié)果相一致?？梢?粵西大黃魚野生群體的遺傳多樣性水平雖比不上南黃海野生群體,但該群體仍保持了一定程度的遺傳變異,具有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力、生存能力和進(jìn)化潛力。此外,考慮到粵西大黃魚的群體資源開發(fā)和利用程度,以及受人工養(yǎng)殖影響程度均是大黃魚3個地理種群中相對較輕的一個,粵西種群可能是中國近海大黃魚非常寶貴的一個天然種質(zhì)資源庫,可視為大黃魚增養(yǎng)殖繁育群體的一個潛在的適合補(bǔ)充群體。因此,必須對大黃魚粵西種群進(jìn)行有效的資源保護(hù)和科學(xué)管理,以維護(hù)其良好的種質(zhì)資源狀況。

3.2 大黃魚不同來源群體間的遺傳分化

Fst值和Exact檢驗(yàn)分析表明,大黃魚5個群體間存在一定程度的遺傳差異,主要是象山養(yǎng)殖群體與寧德養(yǎng)殖群體、閩粵東野生群體之間具有顯著的遺傳分化。這種遺傳分化在其他研究報(bào)道的大黃魚群體間也有發(fā)現(xiàn)。例如,諶微等[19]的線粒體COI序列分析顯示黃東海大黃魚的養(yǎng)殖和野生兩大組群間具有顯著的遺傳分化,但組群內(nèi)群體間無遺傳差異;Wang等[7]的SSR標(biāo)記研究也表明大黃魚養(yǎng)殖和野生群體之間存在明顯的遺傳結(jié)構(gòu)。研究表明,養(yǎng)殖過程中發(fā)生的奠基者效應(yīng)、隨機(jī)遺傳漂變以及人工選育是造成養(yǎng)殖和野生群體間遺傳分化的主要原因,這在其他經(jīng)濟(jì)魚類的群體遺傳變異研究中已有廣泛的報(bào)道,如大西洋鮭Salmosalar[24]、草魚Ctenopharyngodonidella[25]、斜帶石斑魚Epinepheluscoioides[26]等。由于遺傳多樣性較低的養(yǎng)殖魚苗大規(guī)模放流到野生種群的生活海區(qū)中,一旦產(chǎn)生基因交流就會改變野生種群的遺傳組成和適合度,從而降低野生種群的生存能力和適應(yīng)環(huán)境能力[26],這對大黃魚野生群體資源的保護(hù)是非常不利的。因此,對于目前東海區(qū)大規(guī)模開展的大黃魚苗種增殖放流工程需謹(jǐn)慎實(shí)施[27],尤其是在當(dāng)前養(yǎng)殖群體遺傳多樣性已出現(xiàn)明顯下降之時。此外,本研究發(fā)現(xiàn)象山養(yǎng)殖與寧德養(yǎng)殖群體間存在中等偏高程度的遺傳分化水平。這兩個養(yǎng)殖群體均來源于東海區(qū)大黃魚的主養(yǎng)區(qū),也都經(jīng)歷過長期的人工選育,該結(jié)果表明人工選育的強(qiáng)度和作用在東海區(qū)大黃魚的主要養(yǎng)殖群體中已呈現(xiàn)明顯的遺傳效應(yīng)。這提示在大黃魚養(yǎng)殖過程中,除了注重親本來源外,對養(yǎng)殖實(shí)踐中的人為選擇問題也應(yīng)當(dāng)給予足夠的重視。

本研究檢測到寧德養(yǎng)殖群體與3個野生群體之間具有高度的遺傳同質(zhì)性,即大黃魚閩粵東種群與粵西種群間存在明顯的基因交流。這在以往的大黃魚群體線粒體DNA序列研究中也有發(fā)現(xiàn)。Han等[11]研究表明黃海、東海、南海的4個大黃魚野生群體間D-loop序列分歧很小,可視為同一個種群。Wang等[8]聯(lián)合COI和Cytb序列分析顯示黃海、東海5個大黃魚野生群體的2個譜系遺傳分化并不顯著。大黃魚在分布區(qū)缺乏顯著的地理譜系結(jié)構(gòu)可能反映了冰期后大黃魚在中國近海陸架區(qū)發(fā)生重新殖化的歷史進(jìn)程。本研究的歷史動態(tài)分析表明大黃魚野生群體經(jīng)歷了晚更新世的群體擴(kuò)張,且群體間只檢測到一個單倍型譜系。考慮到目前野生大黃魚遺傳多樣性最豐富的群體位于黃海南部,其分布中心位于東海區(qū)?？赏茰y中國近海大黃魚種群的冰期避難所應(yīng)該只位于東海的深水區(qū),在晚更新世冰期之后,來自冰期避難所的大黃魚孑留群體向黃、東、南海陸架區(qū)擴(kuò)張,擴(kuò)散后新建立的群體尚未在遷移和遺傳漂變之間取得平衡[17,28],這可能是大黃魚閩粵東種群與粵西種群間遺傳差異不顯著的主要?dú)v史原因。這種歷史動態(tài)進(jìn)程在中國近海魚類種群遺傳研究中具有普遍性[17,28,29]。

大黃魚是一種近岸洄游性的海洋魚類,幼體浮游期較長(3-4周)、游泳能力較強(qiáng)[1],具有長距離擴(kuò)散能力[11]。對該物種而言,東海和南海北部的海洋環(huán)境缺乏明顯的隔離因素[15,17]。因此,東海區(qū)的養(yǎng)殖逃逸和人工放流大黃魚有可能借助中國沿岸流進(jìn)入南海北部,從而促進(jìn)兩海域間大黃魚群體的基因交流。通常群體間Nm>1就能發(fā)揮遺傳均質(zhì)化作用,可有效抑制由遺傳漂變引起的遺傳分化[30]。只要群體的每一個世代有一個個體能有效遷移到另一個群體的繁育群體中,就可阻止群體間因?yàn)檫z傳漂變或選擇作用而產(chǎn)生的遺傳分化[29]。因此,養(yǎng)殖逃逸、人工放流以及大黃魚較強(qiáng)的擴(kuò)散能力不但使東海區(qū)大黃魚養(yǎng)殖和野生群體間具有很高的遺傳一致性,還可能促進(jìn)了大黃魚閩粵東種群和粵西種群間發(fā)生遺傳均質(zhì)化。

考慮到本研究所分析的群體數(shù)量、樣品涵蓋范圍以及分子標(biāo)記存在的不足之處,本研究還難以對中國近海大黃魚的種群劃分問題進(jìn)行深入的討論。有必要在后續(xù)研究中收集更多的大黃魚野生和養(yǎng)殖群體樣品,采用分辨力更高的分子標(biāo)記(如D-loop、SSR、SNP等)[31,32],綜合探討中國近海大黃魚的種群劃分和遺傳資源保護(hù)。

4 結(jié)論

本研究的線粒體COI序列分析表明,大黃魚野生群體和養(yǎng)殖群體具有完全不同的遺傳多樣性特征,這種差異反映了不同進(jìn)化力量在大黃魚群體遺傳中的作用機(jī)制。晚更新世的群體擴(kuò)張事件是形成現(xiàn)有野生群體遺傳多樣性的重要因素,而養(yǎng)殖繁育親本數(shù)量少和人工選育則可能是導(dǎo)致目前養(yǎng)殖群體遺傳多樣性下降的主要原因。大黃魚粵西野生群體的遺傳多樣性處于中等水平,具有一定程度的遺傳變異,可視為大黃魚增養(yǎng)殖繁育群體的一個潛在的適合補(bǔ)充群體。當(dāng)前的養(yǎng)殖實(shí)踐和人工選育可能導(dǎo)致東海區(qū)大黃魚群體間產(chǎn)生顯著的遺傳分化,包括養(yǎng)殖和野生群體間、不同養(yǎng)殖群體間。晚更新世冰期后的大黃魚歷史殖化事件以及東海區(qū)大黃魚養(yǎng)殖個體向南海北部的擴(kuò)散,可能促使大黃魚閩粵東種群(包括野生和養(yǎng)殖)和粵西種群具有遺傳同質(zhì)性。本研究結(jié)果提示,中國近海大黃魚種質(zhì)資源總體狀況不容樂觀,對于當(dāng)前東海區(qū)大規(guī)模開展的大黃魚增殖放流工程需謹(jǐn)慎實(shí)施,養(yǎng)殖實(shí)踐、增殖放流、人工選育等因素對養(yǎng)殖大黃魚群體遺傳特征產(chǎn)生了重要影響,這應(yīng)當(dāng)引起高度重視和需要長期、持續(xù)的研究監(jiān)測,以保護(hù)好大黃魚這一我國特有的寶貴魚類資源。