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基于28S rDNA与COI基因的南海海域长腹剑水蚤(Oithona)系统进化分析

摘要浮游动物是海域中分布较为广泛的类群之一,其种类及其数量众多,繁殖能力极强。作为海洋生态系统次级生产力的主要组成部分,浮游动物在海洋生态系统以及食物网中占据重要部位。首先,他们作为次级生产者参与生态系统物质循环与能量流动;此外,浮游动物对污染物很敏感,有积累和转移作用,因此其种类数量,群落变化等也是监测海洋生态毒理、海水环境和水系的重要指标。因此浮游动物的研究在渔业资源和生态环境调查中占据重要地位。目前,浮游动物的研究多偏向于生态学研究,遗传进化方面的研究开展相对缓慢。<br>  长腹剑水蚤属(Oithona)作为海洋中小型桡足类最为丰富的类群之一,在海洋生态系统中同样具有重要的研究意义。目前对长腹剑水蚤(Oithona)的分类鉴定主要依据形态学数据为主,由于个体小且形态差异微小,通过传统的形态学分类法对其进行准确鉴定难度较大,并且形态学的鉴定会存在主观的偏差性,会造成鉴定的误差。另外,由于长腹剑水蚤(Oithona)游泳能力有限,不能跨海域活动,因此不同海域的种类间存在地理隔离,产生生殖隔离,这使得长腹剑水蚤属(Oithona)内存在隐种的分化,更加增大了形态鉴定增加的难度。目前,长腹剑水蚤(Oithona)的系统进化关系尚未明确,严重影响了长腹剑水蚤(Oithona)的深入研究。<br>  本研究通过对长腹剑水蚤(Oithona)进行系统进化研究,揭示长腹剑水蚤属(Oithona)的进化关系,并且为种类鉴定提供分子数据。我们将本实验所的数据与GenBank中长腹剑水蚤属(Oithona)其他地区种类的基因序列进行比较分析,使用ABGD(Automatic Barcode Gap Discovery)模型和GMYC(Generalized Mixed Yule Coalescent)模型分别进行物种界定,并构建贝叶斯系统进化树。本研究的结论主要是以下几个方面:<br>  1.基于28S rDNA和COⅠ基因序列,分别利用GMYC模型和ABGD模型对长腹剑水蚤(Oithona)进行物种界定,界定结果与形态学分类一致。说明了28S rDNA和COⅠ基因可作为标记基因对长腹剑水蚤(Oithona)进行种类鉴定,这为以后种类鉴定提供了分子数据。<br>  2.28S rDNA基因的均转换/颠换(si/sv)数为1.39,转换数高于颠换数。mtCOⅠ基因序列的平均转换/颠换(si/sv)值为1.05,且主要发生在第一位点,要低于28S rDNA基因序列的数值,这与28S rDNA基因的保守性有关。<br>  3.两种基因的碱基组成有各自的特点。28S rDNA 基因序列的各碱基组成基本相同,不存在碱基偏异性,碱基组成分别为A:21.2%,T:20.5%,C:25.7%, G:32.6%。而COⅠ基因序列中T:38.5%,C:19.5%,A:25.1%,G:16.9%,其中A+T(63.6%)含量明显高于G+C(36.4%)含量。28S rDNA相对于mtCOⅠ基因序列具有较高的保守位点和较低的变异位点和简约信息位,表现出较低的进化速度,具有较高的保守性。<br>  4.mtCOⅠ基因序列的种间遗传距离为0.008-0.388,表明长腹剑水蚤(Oithona)种间遗传差异已经达到属间的分化范围,说明长腹剑水蚤属(Oithona)内的一些种类需要重新划分。基于28S rDNA基因序列的遗传距离范围为0.022-0.269,各种间显示出较近的的亲缘关系。这说明长腹剑水蚤属(Oithona)内各种间的28S rDNA差异很小,呈现出保守性。<br>  5.mtCOⅠ基因的贝叶斯系统进化树结果显示,长腹剑水蚤(Oithona)存在明显的分化关系,简长腹剑水蚤(Oithona simplex)较早的分化出来,羽长腹剑水蚤(Oithona plumifera)与刺长腹剑水蚤(Oithona setigera)具有较近的亲缘关系。在28S rDNA系统进化树中,发现短角长腹剑水蚤(Oithona brevicornis)与小长腹剑水蚤 (Oithona nana)较早的分化出来。羽长腹剑水蚤(O. plumifera),刺长腹剑水蚤(O. setigera)与瘦长腹剑水蚤(Oithona tenuis)表现出更近的分化时间,可能具有较近的亲缘关系。同时也说明两个基因均适用于该等级的分类阶元。

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