亚洲-西太平洋岩礁生境典型条石鲷种群时空演化研究

Understanding the forces which contribute to the biogeographic distributions of marine organisms in typical habitat zone greatly influenced by dramatic climate changes in the geologic history will forecast influences of the emerging Major-Global-Environmental-Challenge to the nearshore marine organism geographic distribution and ecological system. The formation and evolution of fish fauna of continental shelf in the Western Pacific have been greatly influenced by the later Quaternary period with extreme climatic fluctuations. But no common understanding of the influence in the genetic constitution and evolutionary pattern of fishes by glaciation was confirmed in the Asian-western Pacific. We will use the principles and methods of Population Genetics and modern Molecular Phylogeography to unfold the research of Oplegnathus fasciatus, which was widely distributed in the reef habitat zone of Asian-western Pacific, as follows in the present project. (1) To comprehensively analyze genetic structure and reconstruct the genealogical structures of O. fasciatus based on the combination molecular data with geographical history, GIS and life-history traits. (2) To clarify the glacial refugia and the population diffusion route of O. fasciatus with population expansion and recolonization during the Pleistocene glacial period. We also want to estimate the possible influence diluted water of Yangtze River in the gene flow among populations for the species. The achievement of the present project will help us gain insight into the genetic evolution processing of fish fauna in the typcial habitat of the Asian-western Pacific region.

面对当前日益显现的重大环境问题（如全球气候变暖等），选择地质史上显著受极端古气候波动影响的典型区域开展海洋生物时空分布特征研究，对于预测当前全球重大气候变化对海洋生物地理分布及近岸生态系统的影响具有重要参考价值。第四纪冰期剧烈气候变迁对西太平洋海洋鱼类区系的形成和演化产生了深远影响，然而对于其如何塑造和维持当前海洋鱼类遗传格局缺乏统一认识。本项目拟以在亚洲-西太平洋近岸分布的岩礁鱼类条石鲷为研究对象，运用种群遗传学和分子系统地理学研究原理和方法：1、全面解析条石鲷种群遗传结构和谱系结构现状，明确其时空分布特征；结合多维分子数据和地质事件、地理信息系统（GIS）及生活史特征，重建该物种种群遗传格局的时空演化过程；2、探讨第四纪冰盛期条石鲷在西太平洋的冰期避难所及冰期后种群扩散与再定居历程，进一步揭示长江冲淡水对条石鲷种群基因交流影响。本项目对揭示西太平洋海洋鱼类区系形成具有重要科学意义。

第四纪冰期剧烈气候变迁对西太平洋海洋鱼类区系的形成和演化产生了深远影响，然而对于其如何塑造和维持当前海洋鱼类遗传格局缺乏统一认识。条石鲷主要在亚洲-西太平洋近岸分布的且具有恋礁习性，目前是东亚地区重要的海水增养殖鱼种之一。本项目以条石鲷为研究对象，运用种群遗传学和分子系统地理学原理和方法，取得了一系列重要研究进展: 1）采集了条石鲷分布区内11个代表性群体共计223个个体，揭示了条石鲷种群遗传结构和系统地理格局现状，确定种群的时空分布特征。条石鲷在西北太平洋分布区内种群遗传多样性呈现南高北低趋势，中国东海条石鲷群体遗传多样性水平显著高于其他地理群体。条石鲷在分布区内存在极显著的遗传结构（P<0.001）并且不同地里群体间基因交流障碍逐级存在，极显著的基因交流一级障碍,存在于中国东海、南海群体和中国黄海及日本海群体间，群体遗传分化系数（Fst）超过0.280，基因交流二级障碍存在中国东海群体和中国南海群体间，群体遗传分化系数（Fst）超过0.250。2）条石鲷在分布区内存在显著的谱系结构，检测到三个显著分化的世系类群（Clade A, Clade B 和Clade C），更新世冰期海平面降低造成中国东海和南海边缘海的隔离是导致条石鲷种群发生世系分化原因所在。同时，本研究中发现了条石鲷东海群体中存在一支相对古老的世系（Clade C），该世系与其他世系分化事件发生于更新世的“卡拉布里雅期”（0.904~1.202百万年）。3）谱系分化分析和遗传多样性分析结果证实，亚洲-西太平洋条石鲷种群为南方起源，起源地位于中国东海海域。4）基于荧光STR和荧光AFLP核基因指纹标记结果显示条石鲷南方群体储备着较高的遗传变异，存在着数量较为丰富的有效种群大小；南北群体间的基因交流微弱，存在显著的交流障碍，从生态时间尺度角度来看，最显著的障碍就是长江口入海径流。研究成果不仅对于揭示亚洲-西北太平洋地区海洋动物特有多样性及进化历史亦具有重要的理论意义，而且在全球变化背景下可为该地区海洋生物类群的保护和管理提供重要科学指导。

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