基于SNP基因分型揭示北太平洋中部条纹四鳍旗鱼(Kajikia audax)混合种群的动态特征

本研究通过SNP基因分型技术，解决了北太平洋中部条纹四旗鱼种群结构不明的关键问题。研究人员对夏威夷延绳钓渔业(HBPLLF)2019-2020年捕获的417个样本进行DArTseq测序和32个SNP位点分析，证实北太平洋仅存在单一遗传种群(NPO)，但发现其与大洋洲种群(OCEANIA)存在季节性混合(41%:59%)。该研究为跨区域渔业管理提供了重要分子依据，建议采用动态管理边界替代现行静态管理模式。

　　

海洋顶级捕食者条纹四鳍旗鱼(Kajikia audax)作为高度洄游性物种，其种群管理一直面临科学难题。过去研究曾推测北太平洋存在两个遗传种群，但证据存在争议；同时夏威夷延绳钓渔业(HBPLLF)捕获数据显示长度频率存在双峰分布，暗示可能存在不同种群混合。这些不确定性严重制约了该物种的保护管理，特别是在太平洋地区三个区域渔业管理组织(RFMO)对条纹四旗鱼采用不同管理边界的情况下。

为澄清这些问题，Jackson L. Martinez等研究者开展了系统性研究。通过分析2019-2020年HBPLLF捕获的417尾样本，结合历史数据，采用DArTseq(多样性阵列技术测序)和SNP(单核苷酸多态性)分型技术，揭示了北太平洋条纹四旗鱼种群的真实结构。研究发现此前认为的第二个北太平洋种群(NPO2)实际是样本交叉污染造成的假象，其个体杂合度(H_O)从0.352-0.387降至0.147-0.163。主成分分析(PCA)和判别分析(DAPC)确认太平洋存在四个遗传群体：西印度洋(WIO)、大洋洲(OCEANIA)、北太平洋(NPO)和东中太平洋(ECPO)。

关键技术方法包括：1)由渔业观察员按月采集417尾样本的组织样品；2)使用DArTseq 1.0对85个样本进行基因分型，并与已有256个样本的SNP数据集联合分析；3)开发包含32个SNP的鉴别panel对剩余样本进行分型；4)采用基于Rannala和Mountain准则的分配测试进行种群归属；5)结合捕获时间、大小和空间象限等生物学数据进行关联分析。

研究结果部分的重要发现包括：

1. 1.

   种群结构确认

   通过重新测序原NPO2样本，发现其异常高的杂合度源于样本污染，支持北太平洋仅存在单一遗传种群(NPO)的假说。F_ST分析显示NPO与OCEANIA间遗传分化程度为0.039。

2. 2.

   混合种群动态

   HBPLLF捕获个体中41%属于NPO种群，59%属于OCEANIA种群，证实存在混合种群渔业。种群比例呈现明显季节性变化：NPO个体在冬春季占优(11月至次年6月)，OCEANIA个体在夏秋季占优(7-10月)。

1. 1.

   生物学特征差异

   NPO个体平均体长(142.2 cm EFL)显著大于OCEANIA个体(137.2 cm EFL)。在13尾繁殖期个体中，10尾属于NPO种群，且主要出现在第1、2、4象限。

2. 2.

   管理边界错配

   现行WCPFC和IATTC的管理边界与遗传种群分布不符，导致西南太平洋(SWPO)种群在CNP的捕捞死亡未被准确评估。

讨论部分指出，CNP区域主要作为亚成体的摄食场，两个种群的季节性交替可能反映其不同的繁殖策略：NPO种群在台湾附近春夏繁殖后幼体向西迁移，OCEANIA种群在珊瑚海11-12月繁殖后幼体向东扩散。该研究首次通过时间序列采样揭示了条纹四旗鱼混合种群的动态规律，建议区域渔业管理组织采用考虑种群混合的弹性管理策略，这对正在重建的WCNPO种群尤为重要。论文发表在《ICES Journal of Marine Science》，为跨管辖权的旗鱼保护提供了关键科学依据。