基于世代遗传多样性丧失评价生境破碎对长鳍吻鮈种群遗传结构的生态学影响

In recent years, there has been a widespread concern over the long-term effects of habitat fragmentation by damming on fish population genetic structure and viability.However, most studies were focused on the qualitative descriptions of genetic diversity variations, lack of quantitative evaluation of the effects on genetic structure and species viability. Rhinogobio ventralis is a small-sized fish species endemic to the upper reaches of the Yangtze River.It is a typical river migrating fish species and significantly affected by the construction of hydraulic engineering. We intend to develop a set of high-resolution molecular markers derived from microsatellite and control region of mitochondrial sequence, apply these markers to detect the genetic structure and genetic diversity of regional R.ventralis stocks in the upper Yangtze River. Moreover, combining age structure and genetic structure of R.ventralis populations, we will establish the relationship between generational genetic diversity loss and habitat fragmentation, then investigate long-term effects of habitat fragmentation on R.ventralis population genetic structure.The results will contribute to quantitatively evaluate the genetic variation and genetic diversity of natural populations of fish species in the upper Yangtze River, study the impact of hydraulic engineering on fish genetic structure, and provide theoretical basis for population conservation and restoration.

大坝阻隔导致的生境破碎对鱼类种群遗传变异和物种生存的长期影响，是近年来在国际和国内广泛关注和存在争议的焦点问题。国内外相关研究多集中在定性描述阻隔可能引起的遗传多样性变化趋势，缺乏定量评价生境片断化对种群遗传结构和物种生存影响的研究实例。本项目拟选择一种长江上游受水利工程阻隔影响较大的小型广布性特有鱼类- - 长鳍吻鮈为研究对象，采用变异丰富的微卫星和线粒体控制区序列，研究不同隔离生境内长鳍吻鮈群体的遗传多样性和遗传结构。根据DNA序列数据、等位基因频率及分布，结合长鳍吻鮈年龄结构和生物学特征，分析不同群体世代遗传组成差异，建立世代遗传多样性丧失与生境片断化程度的对应关系，并结合遗传多样性在种群内的分布模式，探讨生境破碎对长鳍吻鮈种群遗传结构的长期影响。其研究结果不仅可为定量评价大坝阻隔和生境破碎对物种遗传结构的影响提供研究实例，对长江上游水利开发背景下其他鱼类的物种保护也具有普遍借鉴意义。

大坝阻隔导致的生境片断化对鱼类种群遗传结构和物种生存的长期影响，是近年来在国际和国内广泛关注和存在争议的焦点问题。针对这一问题，本项目以长江上游一种典型的河道洄游性鱼类——长鳍吻鮈作为研究对象，深入开展了以下几个部分的研究并获得了相关结果：（1）采用改良的FIASCO法构建了长鳍吻鮈微卫星DNA富集基因组文库，筛选得到了16对高度多态性微卫星引物，并在一个含有32个个体的江津群体上进行了有效性检验，每个位点的观测杂合度和期望杂合度的范围分别为0.161-0.968和0.154-0.928，有2个位点经检验偏离HWE平衡，有1个位点包含无效等位基因；（2）通过比对吻鮈属近缘种的序列，设计了21对引物，成功扩增并测定了长鳍吻鮈线粒体全基因组序列。长鳍吻鮈线粒体基因组全长16604bp，和其它鱼类线粒体基因组一样，共含有2个rRNA基因（12S rRNA和16S rRNA）、22个tRNA基因、13个编码蛋白的基因以及一个非编码区。（3）在测定的长鳍吻鮈线粒体全基因组序列基础上，开发了一对高度适用于长鳍吻鮈线粒体控制区的引物标记，并成功在250余尾长鳍吻鮈样本中进行了扩增；（4）利用微卫星分子标记分析了长江上游9个地理群体和4个世代群体（204尾样本）的遗传结构特征和遗传多样性分布模式，结果表明，无论是地理群体（Fst=0.0305，P>0.05）还是世代群体(Fst=0.0203，P>0.05)，各群体两两之间均无明显的遗传分化，遗传变异来自于群体内部而非群体之间；（5）利用线粒体控制区序列分析了长江上游15个地理群体和7个世代群体（257尾样本）得到了相同的结果，无论是地理群体(Fst=-0.00477，P>0.05)还是世代群体(Fst=-0.00238，P>0.05)，各群体两两之间均无明显的遗传分化，遗传变异来自于群体内部而非群体之间。研究结果表明，尽管在当今水电开发和生境片断化背景下，长江上游长鳍吻鮈地理群体和世代群体之间并未出现明显的遗传分化，遗传多样性略低于一些其他洄游性鮈亚科鱼类如圆口铜鱼。在保护遗传学的角度来讲，应当将长鳍吻鮈看做单一的进化单元整体就地保护，同时还要特别重视种群中的特有等位基因保护。

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