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围沙蚕属的系统发育与双齿围沙蚕的遗传多样性研究

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第一章 绪论

1.1海洋生物种群遗传学的研究概述

1.1.1种群遗传结构与遗传多样性

1.1.2遗传标记方法的发展

1.1.3分子标记在海洋生物种群遗传学研究中的应用

1.2 分子系统地理学在海洋生物中的研究进展

1.2.1系统地理学概述

1.2.2分子系统地理学的研究内容

1.2.3海洋生物分子系统地理学的研究现状

1.3 分子系统发育的研究方法

1.3.1系统发育学的发展

1.3.2分子系统发育学的研究方法

第二章 围沙蚕属的系统发育的研究

2.1围沙蚕属系统发育的研究进展

2.1.1围沙蚕属的概况

2.1.2围沙蚕属的地理分布、形态特征与生态习性

2.1.3 围沙蚕属的系统发育研究现状

2.2基于线粒体DNA片段和核基因DNA片段探讨围沙蚕属的系统发育关系

2.2.1材料与方法

2.2.2 实验数据的处理

2.2.3 实验结果

2.2.5 讨论

第三章 基于线粒体基因片段的双齿围沙蚕的群体遗传多样性研究

3.1引言

3.2材料与方法

3.2.1样品采集

3.2.2实验方法

3.3数据处理

3.3.1序列比对

3.3.2 遗传结构分析

3.3.3群体历史动态分析

3.4结果

3.4.1基于线粒体COI序列的遗传结构和遗传多样性分析

3.4.2基于线粒体Cyt b序列的遗传结构和遗传多样性分析

3.5 讨论

3.5.1双齿围沙蚕群体遗传结构与扩散能力

3.5.2双齿围沙蚕群体的历史动态

3.5.3双齿围沙蚕系统地理格局

3.5.4两种线粒体基因标记的比较

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摘要

围沙蚕属(Perinereis)隶属于多毛纲(Polychaeta)、沙蚕科(Nereididae)、沙蚕亚科( Nereidinae)。本属包含多种重要的经济物种,如多齿围沙蚕( P. aibuhitensisi)、双齿围沙蚕(P. nuntia)、独齿围沙蚕(P. cultrifera)等经济多毛类。围沙蚕在我国沿海分布广泛,且生长迅速、营养丰富,具有药用价值,是优质的饵料和钓饵。沙蚕吻部口环和颚环上颚齿的形状和分布是沙蚕的重要分类特征。然而,由于外部形态的可塑性,且沙蚕标本吻部常不外翻,在对其形态鉴定时,需要对其进行特殊处理,使得利用传统形态学对沙蚕的物种鉴定和系统发育分析变得困难。
  本研究采用线粒体和核基因分子标记,分析了围沙蚕属的系统发育关系和种间分类地位,探讨了同域分布的围沙蚕属近缘种的亲缘关系,分析并探讨了3个基因片段作为围沙蚕属物种鉴定的有效性。同时,以双齿围沙蚕为研究对象,基于线粒体DNA分子标记技术,开展了双齿围沙蚕群体的遗传结构和遗传多样性研究,以为双齿围沙蚕的资源保护和合理开发利用提供科学依据。
  (1)围沙蚕属的系统发育研究
  利用线粒体DNA(COI和16S rDNA)及核基因(18S rDNA)为分子标记,结合线粒体基因和核基因各自的优点,在各基因片段独立分析的基础上,利用贝叶斯联合模型分析的方法,研究了围沙蚕属种间的系统发育关系。基于 COI和16S rDNA序列片段的单独分析和3个片段的联合分析,均表明围沙蚕属中亲缘关系最近的为拟短角围沙蚕和威尔逊围沙蚕,这2种沙蚕首先聚类,再与多齿围沙蚕聚类,3种沙蚕为姐妹群聚类,再与双齿围沙蚕聚类,独齿围沙蚕位于最基部位置。研究结果显示线粒体COI和16S rDNA均可以作为沙蚕的DNA条形码将本研究中所涉及的沙蚕物种完全区分,但是基于核基因18S rDNA的结果存在种间共享单倍型的情况,不适合作为沙蚕鉴定的DNA条形码。
  (2)双齿围沙蚕的遗传结构和遗传多样性分析
  应用线粒体COI和Cyt b两种标记,对双齿围沙蚕的7个地理群体进行遗传结构和遗传多样性分析,线粒体DNA COI序列分析结果显示,与其他海洋无脊椎动物相比,双齿围沙蚕总体呈现较低的单倍型多样度和核苷酸多样度,所构建的单倍型邻接关系树无明显的拓扑结构,但单倍型在一些群体中单倍型的频率分布呈现与地理相关的趋势(河口、广饶、温岭和胶州湾群体);两两群体之间的FST值和AMOVA分析结果表明部分群体存在显著的遗传结构,应为非随机交配群体,可能与双齿围沙蚕的幼体浮游能力较弱以及成体的营底栖的生活习性有关。中性检验和核苷酸不配对分布表明双齿围沙蚕经历了晚更新世的群体扩张事件。
  线粒体Cyt b序列分析结果显示,双齿围沙蚕呈现较低的单倍型多样度和核苷酸多样度,所构建的单倍型邻接关系树无明显的拓扑结构。单倍型最小跨度树呈明显的星状分布,7个群体均与一个主单倍型连接,推测现有的样本来自于同一祖先群体;两两群体之间的FST值和AMOVA分析显示群体存在显著的遗传结构,但是山东半岛的4个群体的FST值不显著(胶州湾群体除外),且为随机交配的群体。中性检验和核苷酸不配对分布表明双齿围沙蚕经历了晚更新世的群体扩张。

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