东北泰国盐土与非盐土生境淡水虾类(Macrobrachium sp.与Caridina sp.)基于区域遗传变异的多位点DNA条形码解析

《Biology》:Multilocus DNA Barcoding Resolves Area-Based Genetic Variation in Freshwater Shrimps (Macrobrachium sp. and Caridina sp.) from Saline and Non-Saline Habitats in Northeastern Thailand

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年09月07日 来源:Biology 3.5

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  淡水对虾是淡水生态系统的重要组成部分,然而泰国东北部地区其多样性及遗传结构记录仍不充分,尤其在土壤盐度不同的生境间。本研究采用整合分类学方法,结合形态学检查与线粒体及核DNA条形码,评估盐土与非盐土生境中淡水对虾的多样性与系统发育关系。研究人员于玛哈沙拉堪府(

  
淡水对虾是淡水生态系统的重要组成部分,然而泰国东北部地区其多样性及遗传结构记录仍不充分,尤其在土壤盐度不同的生境间。本研究采用整合分类学方法,结合形态学检查与线粒体及核DNA条形码,评估盐土与非盐土生境中淡水对虾的多样性与系统发育关系。研究人员于玛哈沙拉堪府(盐土生境)与穆达汉府(非盐土生境)15个采样点共采集225尾成熟标本,经形态学鉴定为Macrobrachium lanchesteri、Macrobrachium niphanae及Caridina sp.三类;并选用细胞色素c氧化酶亚基I(COI)、16S核糖体RNA(16S rRNA)、18S核糖体RNA(18S rRNA)及内转录间隔区(ITS)四个条形码位点进行表征。分子分析恢复三个主要与上述分类群对应的谱系,但各位点分辨率不一:COI提供稳定的种级区分,16S rRNA揭示Macrobrachium属内额外遗传变异,保守的18S rRNA支持主要分类谱系分离,ITS提供谱系评估的补充序列变异;串联多位点数据集给出最稳定的系统发育重建,主谱系获强支持。盐土与非盐土生境样本未持续分离,表明盐度并非所观察遗传结构的主要驱动因素。整体而言,形态与多位点分子证据整合为评估淡水对虾多样性与系统发育关系提供了稳健框架,并为湄公河流域未来分类学、系统地理学与保护研究建立基线。
研究背景方面,东南亚淡水生态系统拥有极高的甲壳动物多样性,其中淡水虾类(Palaemonidae科的Macrobrachium属与Atyidae科的Caridina属)在生态功能与渔业经济中具重要地位。泰国东北部盐土生境广泛分布,盐度可能影响虾类分布与进化,但该地区淡水虾多样性与跨盐度生境的遗传结构记录不足。形态鉴定受性二型、个体发育与环境可塑性干扰,近缘种(如M. lanchesteri与M. niphanae复合体及Caridina隐存种)难以区分,单一标记DNA条形码存在局限,故需线粒体与核标记联合的多位点整合分类框架。
本研究由研究人员于2026年3—4月在玛哈沙拉堪府(盐土,10站点)与穆达汉府(非盐土,5站点)采集225尾成熟虾,经形态学鉴为Macrobrachium lanchesteri、M. niphanae与Caridina sp.;技术方法上,关键流程包括:基于QGIS制图与水环境参数(温度、pH、盐度)现场测定划分生境;形态测量以额角长(RL)、头胸甲长(CL)及RL/CL比定量;基因组DNA提取后扩增COI、16S rRNA、18S rRNA与ITS四标记,退火温度分别为52℃、53℃、55℃、55℃;序列经Clustal Omega比对,MEGA11最大似然法(ML)依BIC选模型、1000次自举重建系统树;遗传距离用Kimura双参数(K2P)模型,核苷酸替换用Tamura–Nei模型评估。
研究结果如下:
3.1 水质:玛哈沙拉堪盐土站点盐度0.100–0.550 ppt(均0.268)、电导率402–2050 μS/cm(均791);穆达汉非盐土盐度0–0.050 ppt(均0.032)、电导率245–305 μS/cm(均276),前者盐度与电导分别约高8.4倍与2.9倍。
3.2 额角特征:三物种(Caridina sp.、M. lanchesteri、M. niphanae)在纳敦(ND)、瓦皮巴通(WP)、穆达汉(MD)种群间额角长、齿式与色素分布有差异,但形态重叠大,不足以种级界定;ANOVA显示部分RL/CL差异显著(p<0.05)。
3.3 PCR与条形码鉴定:18S rRNA扩得~902 bp单带,ITS呈长度多态(M. lanchesteri ~1102/1177 bp,M. niphanae ~1102 bp,Caridina sp. ~1580 bp);BLASTn中COI、16S、18S与GenBank参考序97–100%相似,Caridina sp. M/WP的COI无显著匹配,ITS无分类信息匹配,仅作谱系补充。
3.4 多位点系统发育:16S rRNA树分三主组(M. niphanae、M. lanchesteri、Caridina sp.),属间BS=100%;18S rRNA分离Caridina但Macrobrachium内分辨率低;COI树三主组BS=99–100%;ITS树分支长但支持率低(部分<60%),Caridina谱系BS=94%;串联数据集最稳定,三主谱系BS=99–100%。盐土/非盐土样本不按生境聚类,表明盐度非主驱动。
3.5 序列分化与替换:ITS内/组间K2P距离均最高(1.027/1.659),18S最低(0.041/0.043),COI中等(0.159/0.177),16S组内低组间高(0.045/0.217);替换以转换为主,COI的C→T(20.97%)、16S的G→A(21.17%)最频,ITS转换频率亦高。
讨论部分指出,盐度可能经渗透调节能力筛选、能量分配改变及生境化学波动影响多样性,但旱雨季水文脉动使单次采样难定论;形态变异多属地理/表型可塑性;COI为动物标准条形码但细尺度地理分辨弱,16S补系统地理结构,ITS虽歧化大却因平行拷贝与距离重叠不宜单独定种,18S宜深阶系统关系;基因树冲突或源自行不完全谱系排序(ILS)或历史杂交渐渗;多位点串联降低单标记偏倚。结论部分明言:COI适例常种级鉴定,16S善种群内/区域变异,18S守高阶谱系,ITS示候选谱系但不可单独定种,形态-线粒体-核标记整合方为稳健框架,为湄公区保护提供基线。论文发表于《Biology》。
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