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耳石微结构和微化学分析在长江、赣江、鄱阳湖鲢群体识别中的应用研究

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摘要

1 文献综述及研究目的意义

1．1 鱼类种群识别的意义

1．2 鱼类种群识别方法

1．2．1 形态学分析

1．2．2 生化遗传

1．2．3 标记-重捕

1．2．4 耳石微结构分析

1．2．5 耳石微化学分析

1．3 本研究的目的意义

2 材料与方法

2．1 样本的采集

2．2 耳石处理

2．3 鲢日轮观察及繁殖期推算

2．4 耳石微化学测定

2．5 数据处理与分析

3 结果与分析

3．1 鲢耳石微结构特征

3．2 长江、赣江及鄱阳湖采集的鲢繁殖期比较分析

3．3 长江、赣江鲢幼鱼耳石元素指纹特征分析

3．3．3 2012年、2014年及2016年赣江鲢幼鱼耳石元素比值分析

3．3．4 长江、赣江鲢幼鱼群体耳石元素比值的判别分析

3．4 鄱阳湖鲢幼鱼群体来源

3．5 长江、赣江及鄱阳湖鲢成鱼耳石元素指纹分析

4 讨论

4．1 长江、赣江鲢幼鱼耳石元素指纹特征及其在种群识别中的应用

4．2 长江、赣江及鄱阳湖鲢群体来源和交流

5 小结与展望

5．1 小结

5．2 展望

参考文献

附录

致谢

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摘要

鲢是我国重要的淡水养殖种类——四大家鱼之一，长江及其附属湖泊是鲢的重要种质资源库，其养殖性状优于其他水体，因此有必要对长江流域鲢种质来源进行分析评估。耳石是硬骨鱼类内耳中经生物矿化沉积形成的碳酸钙结晶，一旦沉积便不会被鱼体再吸收，其微结构可以用来判读鱼类的年龄以及生活史阶段，耳石核心到边缘的化学元素能完整的记录鱼类从出生至捕获时所经历的环境信息。本实验利用记录于耳石内的高分辨率信息，以幼鱼耳石上的日轮数推算了采集于长江、赣江以及鄱阳湖鲢幼鱼的繁殖期，同时采用激光剥蚀电感耦合等离子质谱分析技术(LA-ICP-MS)对采自2012年、2014年及2016年的长江、赣江鲢幼鱼耳石核区和边缘区微量元素(Sr、Ba、Na、Si、Cr、Mn、Ca、Zn)进行了测定分析，找到了可用于识别长江、赣江鲢群体的环境元素指纹;对2012年、2014年及2016年鄱阳湖鲢幼鱼群体耳石核心区所携带的环境元素指纹进行测定，分析了鄱阳湖鲢群体的来源;对采自长江、赣江及鄱阳湖鲢成鱼群体耳石核心区所携带的环境元素指纹进行了测定分析，探讨了长江、赣江鲢咸鱼是否存在交流，旨在为管理和保护长江鲢种质资源提供科学依据。主要研究结果如下:
　　1.根据采自长江、赣江及鄱阳湖鲢幼鱼耳石日轮数和采集日期，推算出长江鲢繁殖期从5月30日到7月18日，高峰期集中在6月下旬和7月上旬;赣江鲢繁殖期从5月18日到7月20日，高峰期集中在6月上旬;鄱阳湖永修湖区采集的鲢繁殖期从5月18日到7月20日，高峰期集中在6月上旬;鄱阳湖余干湖区采集的鲢繁殖期从5月17日到7月18日，高峰期集中在6月上旬和6月下旬，鄱阳湖波阳湖区采集的鲢繁殖期从6月12日到7月1日，高峰期集中在6月下旬，鄱阳湖湖口湖区采集的鲢繁殖期从5月25日到7月20日，高峰期集中在6月下旬和7月上旬。
　　2.对长江、赣江2012年、2014年及2016年鲢幼鱼耳石核心区和边缘区元素进行测定分析，发现长江、赣江鲢幼鱼耳石中心和边缘元素四种微量元素与钙元素的比值(Sr∶Ca、Ba∶Ca、Si∶Ca、Mg∶Ca)一致，其耳石核区这四种微量元素与钙元素的比值在同一水体年际间基本不变，但不同水体（长江、赣江）鲢幼鱼群体间存在显著性差异，其中，Si∶Ca和Sr∶Ca比值对群体识别的贡献率最大。应用这四种元素比值的线性判别(LDFA)分析对长江鲢幼鱼群体整体判别成功率为92.11％，7.89％不能判别其来源，其中对2012年、2014年、2016年样本的判别成功率分别为:92.31％、93.33％、90.91％;对赣江鲢幼鱼群体整体判别成功率为92.31％，7.69％不能判别其来源，其中对2012年、2014年、2016年样本的判别成功率分别为:80.00％、96.77％、93.75％。研究表明，这四种元素比值可以作为识别长江和赣江鲢群体的环境元素指纹，LA-ICP-MS耳石元素指纹分析技术用于识别长江、赣江鲢群体确实有效可行。
　　3.对2012年、2014年及2016年鄱阳湖鲢幼鱼群体耳石核心区的微量元素进行测定分析，并采用线性判别(LDFA)分析判别其群体来源归属。结果显示:鄱阳湖鲢幼鱼群体总体39.39％来源于长江繁殖鲢群体，51.52％来源于赣江繁殖鲢群体，9.09％不能判别其来源。其中，湖口、波阳、永修、余干、都昌鲢群体来源于长江繁殖鲢群体的比例分别为86.21％、29.63％、19.23％、12.00％、44.00％，来自赣江鲢繁殖群体的比例分别为6.90％、62.96％、69.24％、72.00％、52.00％，不能判别其来源的比例分别为6.89％、7.41％、11.53％、16.00％、4.00％。靠近长江的湖口水域鲢幼鱼大多来自长江，而鄱阳湖其他水域鲢幼鱼多来自赣江。
　　4.对长江、赣江及鄱阳湖鲢成鱼耳石核心区元素进行测定分析，并采用线性判别(LDFA)分析判别长江成鱼来自赣江或赣江成鱼来自长江，包括鄱阳湖成鱼来源于长江和赣江的比例，结果显示:长江成鱼有15.38％来自赣江，赣江成鱼有7.69％来自长江，鄱阳湖成鱼来源于长江、赣江的比例分别为20.00％、33.33％。说明长江和赣江鲢存在交流，长江的鲢可以进入赣江繁殖，赣江的鲢也可以进入长江繁殖。
　　综上所述，耳石上四种元素指纹(Sr∶Ca、Ba∶Ca、Si∶Ca、Mg∶Ca)是有效识别长江、赣江鲢群体的环境元素指纹;长江、赣江鲢存在明显的交流;鄱阳湖鲢群体来源于长江和赣江繁殖群体，来自赣江的更多。

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