南海北部和北部湾黑唇牡蛎种群遗传结构与历史动态研究成果显著

【字体: 时间:2025年03月11日 来源:Scientific Reports 3.8

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  研究人员针对黑唇牡蛎(Saccostrea echinata)开展种群遗传学研究,发现其遗传多样性高且结构复杂,对保育和养殖意义重大。

  在广袤的海洋世界里,牡蛎等海洋无脊椎动物曾被认为会形成大规模随机交配的种群,个体间基因差异很小。这是因为它们繁殖能力超强,而且有着浮游和固着两个不同的生活阶段,幼虫的强大扩散能力,加上海洋环境中没有明显的地理屏障,让人们觉得它们在大范围内基因都趋于一致。然而,随着研究的深入,科学家们发现事实并非如此。过去 30 年的研究表明,海洋生物种群间存在显著的遗传分化,基因流的实际情况也比想象中复杂得多。历史事件、环境选择、距离隔离等多种因素,即便没有明显的物理障碍,也会限制种群间的基因交流。而且,历史气候和环境的变化会深刻影响海洋生物种群的结构,这些信息都被 “记录” 在它们的基因里。
在这样的背景下,为了深入了解海洋生物种群的遗传奥秘,中国水产科学研究院南海水产研究所等机构的研究人员将目光投向了黑唇牡蛎(Saccostrea echinata)。这种牡蛎不仅分布广泛,而且繁殖能力强、扩散潜力大,是研究种群遗传学的理想对象。研究人员希望通过对它的研究,揭示其种群结构、遗传多样性以及历史动态,为其在亚太地区的保护和养殖提供有力的数据支持。相关研究成果发表在《Scientific Reports》上。

研究人员开展此项研究时,运用了多种关键技术方法。首先,在南海北部和北部湾的 11 个采样点采集了黑唇牡蛎样本。接着,从样本的闭壳肌组织提取基因组 DNA,通过 PCR 扩增线粒体 COI 基因片段并测序。然后,利用 BioEdit 软件对序列进行初步处理,用 DnaSP 5.0 软件计算遗传多样性指标。此外,还运用 Arlequin 3.5 软件进行分子方差分析(AMOVA)、Tajima’s D 和 Fu’s Fs 统计分析,利用 Haploviewer 构建单倍型网络,使用 R 语言进行主坐标分析(PCoA),借助 MIGRATE-N 4.43 估计有效种群大小和迁移率,通过 BEAST 1.8.0 进行贝叶斯天际线图(BSP)分析。

研究结果如下:

  • 遗传多样性:研究人员获取了 190 条高质量的 COI 序列,经分析发现,这些序列产生了 82 种不同的单倍型,核苷酸多样性平均为 0.00829,单倍型多样性达 0.896,表明黑唇牡蛎的遗传多样性较高。单倍型网络呈现星状结构,多数单倍型局限于特定采样点,但也有部分分布广泛。分子方差分析(AMOVA)显示,南海北部和北部湾的黑唇牡蛎种群遗传结构存在显著差异,约 9.75% 的遗传变异来自不同采样区域,90.1% 的遗传变异来自种群内部。主坐标分析(PCoA)表明,种群的遗传结构在空间上可分为三个不同的组。
  • 历史人口学:Tajima’s D 和 Fu’s Fs 值均为显著负值,说明黑唇牡蛎种群可能经历了近期扩张。失配分布呈现双峰模式,暗示该种群经历了历史隔离和二次接触。综合分析,估计其种群扩张发生在 44 - 155 千年前,贝叶斯天际线图(BSP)分析显示,单倍型在约 200 千年前汇聚,在 30 - 50 千年前有持续的种群扩张。

研究结论和讨论部分指出,黑唇牡蛎具有较高的遗传多样性,这得益于其较大的有效种群规模、线粒体 DNA 的高突变率以及不同种群的混合。其种群结构在南海北部和北部湾存在明显分化,这主要是由地理隔离、基因流限制、环境差异以及历史气候事件等多种因素共同作用的结果。末次冰盛期(LGM)的海平面变化对黑唇牡蛎种群产生了重要影响,导致种群隔离和分化,而后随着气候变暖、海平面上升,种群又经历了二次接触和混合。

这项研究意义重大,它深入揭示了黑唇牡蛎遗传多样性、种群结构和历史动态之间的复杂关系,为该物种在亚太地区的保护和养殖提供了关键的理论依据。研究结果有助于相关人员更好地制定保护策略,合理规划养殖活动,推动黑唇牡蛎产业的可持续发展。同时,也为其他海洋生物种群遗传学研究提供了重要参考,加深了人们对海洋生物遗传多样性和演化的理解。
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