《Ecological Genetics and Genomics》:Genetic Distinctiveness of Bay of Bengal
Lates calcarifer: Mitochondrial Markers Reveal Regional Divergence from Indo-Pacific Populations
编辑推荐:
遗传分化与种群结构研究:孟加拉湾与印度洋-太平洋亚洲海鲈线粒体基因多样性分析
阿姆达杜尔·哈克(Amdadul Haque)|乔奈拉·拉希德(Jonaira Rashid)|拉哈马特·乌拉(Rahamat Ullah)|阿布·纳赛尔(Abu Naser)|图希杜尔·伊斯兰(Touhidul Islam)|阿克塔尔乌扎曼(Aktaruzzaman)|阿尔-阿明(Al-Amin)|哈鲁诺尔·拉希德(Harunor Rashid)|阿努拉达·巴德拉(Anuradha Bhadra)
孟加拉国渔业研究所淡水站,迈门辛-2201
摘要:
亚洲海鲈(Lates calcarifer)是东南亚地区一种有价值且受欢迎的食用鱼。该物种已成为重要的水产养殖鱼类,尤其是在孟加拉国南部。本研究使用了90个核苷酸序列,通过两种线粒体DNA标记物——细胞色素氧化酶亚基I(COI)和细胞色素b(Cytb)来探讨亚洲海鲈的遗传分化和系统地理结构。结果显示,种群内部的遗传距离较小,ABGD聚类分析表明孟加拉国和印度种群之间存在强烈的遗传同质性。另一方面,长期的地理隔离和有限的基因流动导致了孟加拉湾种群与印度-太平洋种群(印度、中国和澳大利亚)之间的显著遗传差异(8–10%)。AMOVA分析揭示了明显的种群结构,群体间的方差较大,固定指数(FST = 0.8988;P < 0.001)也具有统计学意义。系统发育分析得出了与孟加拉湾和印度-太平洋谱系相一致的结果。孟加拉国的样本形成了一个独立且得到充分支持的群体,与印度个体密切相关,而印度、中国和澳大利亚的种群则分别属于不同的谱系。单倍型网络分析进一步支持了这些发现,表明存在两个不同的谱系以及受海洋障碍和局部适应影响的区域特异性单倍型。ABGD和ASAP分析中存在的独特单倍型进一步强调了线粒体遗传分化的程度。孟加拉湾海鲈的遗传独特性凸显了需要制定针对该地区的保护和水产养殖策略的必要性,这体现在将本地遗传资源优先用于亲鱼培育计划中,以维持遗传多样性。
引言
亚洲海鲈(Lates calcarifer),在当地也被称为Bhetki或koral,分布于东南亚和印度-太平洋地区的沿海地带。海鲈是一种广盐性鱼类,栖息于淡水、河口和沿海区域,并会向下游迁移进行繁殖(Jerry, 2013)。它们是雄性先成熟的雌雄同体动物,最初以雄性形式发育,随后在生命后期发生性别转变成为雌性,通常情况下,亚洲海鲈的雌性体型比雄性更大(Moore et al., 1979; Guiguen et al., 1994)。该物种因其高市场需求、快速生长能力和对不同盐度的适应性而备受重视。由于其在全球范围内的广泛分布和受欢迎程度,亚洲海鲈具有重要的经济价值(FAO, 2023)。了解L. calcarifer的种群结构和遗传组成对于有效管理野生资源和提升水产养殖实践至关重要(Li et al., 2017)。对于养殖物种而言,高度的遗传多样性至关重要,因为它可以作为适应环境变化的基础。即使在条件适宜的环境中,具有高遗传多样性的种群也表现出更强的适应性(Markert et al., 2010)。
尽管亚洲海鲈在南亚国家,尤其是孟加拉湾周边地区具有重要的经济和生态价值,但针对该物种的遗传研究仍然有限。大多数现有研究集中在澳大利亚北部和东南亚地区(Wang et al., 2015; Vij et al., 2014; Senanan et al., 2015)。这些研究的结果突显了L. calcarifer的遗传复杂性,这种复杂性受到区域隔离和环境变化的影响。尽管缺乏来自孟加拉国及其邻近沿海地区的可比数据,但仍存在显著的知识空白。在这些地区,基于孵化场的种子生产已经开始,但对亲鱼的遗传变异监测很少。这些地区的保护和管理计划往往在没有基线遗传信息的情况下进行。来自孟加拉国及其附近沿海地区的可比数据仍然不足,这表明尽管对澳大利亚和东南亚的巴拉蒙迪鱼(barramundi)种群遗传学有深入的了解,但在孟加拉湾仍存在重大的知识缺口。这种疏忽可能导致意外后果,例如不同遗传背景的种群混合,从而削弱当地的适应能力和长期可持续性。
单核苷酸多态性(SNPs)、线粒体DNA和微卫星是已被证明能有效用于研究海洋物种遗传多样性、种群结构和混合情况的分子标记物(Tian et al., 2024; Duan et al., 2023)。这些标记物的应用有助于识别不同地理区域的遗传变异,区分本地种群和引入种群,并揭示基因流动的模式(Clark et al., 2024; Osho et al., 2022)。mtDNA标记物(COI和Cytb)被用于揭示L. calcarifer的进化历史和地理分化,以确定管理单元并评估其在印度-太平洋地区的遗传联系(Norfatimah et al., 2009; Vij et al., 2014; Ward et al., 2008; Wang et al., 2015; Yue et al., 2009)。Choi et al.(2021)利用mtDNA标记物展示了南极犬牙鱼(Dissostichus mawsoni)的种群分化。Palmerín-Serrano et al.(2023)使用COI标记物分析了五种广泛分布的珊瑚礁鱼类的遗传变异地理模式。此外,Rubio-Castro et al.(2016)使用线粒体DNA标记物确定了墨西哥四个地点的旗鱼(Istiophorus platypterus)的遗传组成。
孟加拉国凭借其漫长的孟加拉湾海岸线,已成为亚洲海鲈捕捞和养殖的热点地区。然而,孟加拉国沿海L. calcarifer种群的遗传组成仍不清楚。对其遗传特征的深入了解有助于了解种群结构、多样性,并为可持续水产养殖、亲鱼管理和保护规划提供科学依据。来自孟加拉国和印度海岸的海鲈主要代表孟加拉湾的种群。本研究旨在利用分子标记物探索亚洲海鲈的遗传分化和系统地理结构,揭示孟加拉湾和印度-太平洋地区L. calcarifer种群之间的相互关系。这些信息对于制定这一重要物种的可持续管理计划至关重要。
样本收集
2024年1月,从孟加拉国的不同地理位置收集了L. calcarifer的样本。共收集了40个个体用于分子研究,并根据采集地点分别标记为KS(库尔纳)、BS(巴格赫拉特)、CS(科克斯巴扎尔)和PS(帕图阿卡利)。采集了鱼鳍样本(50毫克),并用95%乙醇保存。此外,还参考了来自印度(John et al., 2010)、印度尼西亚和马来西亚(Norfatimah et al., 2009)的序列数据。
结果
COI(650 bp)和Cytb(350 bp)两个基因的部分序列被扩增并测序。每个核苷酸序列都通过BLAST搜索工具进行了比对,以确保其与海鲈参考序列的相似性。COI(PV225509-27和PX218553-72)和Cytb(PX226660- PX226679)基因的GenBank登录号由NCBI提供(表1)。在COI基因的DNA多态性分析中,共发现了522个不变位点和60个可变位点。
讨论
从孟加拉国的四个地理位置收集了海鲈样本,并对COI和Cytb两个基因进行了部分测序,以揭示它们之间的基因流动和遗传分化。COI基因已被广泛用于物种鉴定(Hebert et al., 2003)和种群结构研究(Wei et al., 2023; Alam et al., 2022; Fang et al., 2021)。Cytb也常用于鱼类种群研究(Sarmah et al., 2022; Duong
结论
对孟加拉湾及更广泛的印度-太平洋地区L. calcarifer种群的遗传分析显示了明显的区域分化模式。种群内部的低遗传距离和ABGD聚类表明,孟加拉国的种群在遗传上具有高度一致性且适应了当地环境。这种同质性与孟加拉国个体与印度、中国和澳大利亚种群之间的显著遗传差异形成鲜明对比,反映了长期的
作者贡献声明
拉哈马特·乌拉(Rahamat Ullah)博士:负责撰写初稿和资源准备。阿布·纳赛尔(Abu Naser)博士:负责审稿和编辑以及资源提供。阿姆达杜尔·哈克(Amdadul Haque)博士:负责撰写初稿、软件开发、方法论设计、数据分析、概念构建。乔奈拉·拉希德(Jonaira Rashid):负责审稿和编辑以及资源协调。阿尔-阿明(Al Amin):负责审稿和编辑以及资源提供。哈鲁诺尔·拉希德(Harunor Rashid):负责审稿和编辑以及监督工作。图希杜尔·伊斯兰(Touhidul Islam):负责审稿和编辑以及资源协调。阿克塔尔乌扎曼(Aktaruzzaman):
未引用的参考文献
Bakri and Esa, 2023; Bowen et al., 2016; Clark and Pinsky, 2024; Frost et al., 2006; Gutiérrez-Rodríguez et al., 2007; Hall, 1999; Martinez et al., 2018; Moore, 1979; Panijpan et al., 2015; Vij et al., 2016; Zhao et al., 2017; Zhang and Hanner, 2012.
利益冲突声明
? 作者声明以下可能构成潜在利益冲突的财务利益/个人关系:阿姆达杜尔·哈克博士报告称,孟加拉国渔业研究所提供了行政支持、统计分析和旅行安排。阿姆达杜尔·哈克博士与孟加拉国渔业研究所存在雇佣关系。阿姆达杜尔·哈克博士还拥有待审的专利。其他作者如无此类关系