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論文解讀:西非地區尼羅羅非魚遺傳多樣性研究

出處:水生動物健康評估公眾號 作者:黎源 水產養殖網 2019-12-06 21:09:00
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Oreochromines是原產于非洲和黎凡特部分地區的Cichlidae科魚類的一個亞科,對水產養殖和捕獲漁業具有重大的商業意義。尼羅羅非魚(Oreochromis niloticus)具有廣泛的自然分布,從尼羅河流域向南穿過東非的東部和西部裂谷湖泊,向西穿過乍得湖、尼日爾湖、貝努埃河、沃爾特河、岡比亞河和塞內加爾河流域均有分布。尼羅羅非魚的復雜的亞種結構和分布已被證實。在整個東非地區,一個由地理和生物多樣性湖泊組成的復雜網絡決定了它的進化。根據傳統的分類學方法,已鑒定出7個尼羅羅非魚亞種,除1個尼羅羅非魚亞種外,其余均分布在東非裂谷湖泊中。

盡管東非尼羅羅非魚的種群特征和遺傳結構已經有了較深入的研究,但對整個西非系統的種群研究卻相對較少。西非伊什約地區擁有大量的野生尼羅羅非魚,并且早期的研究表明這些尼羅羅非魚的遺傳分化的范圍很廣,但這些研究的空間覆蓋范圍有限,因此對西非尼羅羅非魚遺傳結構的認識仍然不夠精準。

   該研究利用單核苷酸多態性(SNP)標記,研究了西非5個流域23個野生尼羅羅非魚種群的遺傳多樣性和遺傳分化的空間格局。研究目的:(1)利用SNP標記研究整個西非尼羅羅非魚種群的遺傳多樣性;(2)量化整個西非流域內和流域間尼羅羅非魚種群遺傳結構的相對差異;(3)探索尼羅河羅非魚種群的遺傳特征;(4)確定導致西非尼羅河羅非魚種群遺傳多樣性和分化模式的潛在因素。

研究意義:有助于了解西非地區尼羅羅非魚遺傳結構的模式和多樣性的影響因素,更好地記錄西非天然尼羅羅非魚遺傳資源,并在以往研究的基礎上進一步了解影響其多樣性的潛在宏觀或微觀地理因素。這將提供一個更清晰的洞察,哪些種群可能具有潛在的保護價值,或進一步用于該地區正在進行的水產養殖擴展計劃。

研究結果如下:
1、統計和遺傳多樣性概要:庫當、瓦萊孔達(均位于岡比亞河流域)、塞林蓋湖(尼日爾河流域西部)和孔古西(紅/白沃爾塔盆地)種群的遺傳多樣性最低。遺傳變異水平最高的群體是尼日爾盆地東部和加納南部地區的兩個群體。每個群體的等位基因總數在257-345個之間,轉化為多態位點的總百分比在33.8-79.7%之間。
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2、種群分化:當不考慮除個體和群體水平以外的層次性分組時,在全球水平上觀察到14.4%的總基因型變異歸因于群體間的差異,即存在顯著的群體分化(p<0.001)。種群配對FST在所研究的的種群中幾乎都表現出顯著差異,但沃爾特湖南部地區的幾個種群(V Ak、VL1和VL2;以及VL3和VLk)、岡比亞河的兩個種群(GKu和GWa)以及沃爾特河流域的奧提河的兩個種群(VOt和VPj)顯示彼此間無顯著性差異。岡比亞河種群和所有其他種群之間存在明顯的遺傳分化模式(圖2)。Sélingué湖(尼日爾河西部)和Koungoussi湖(沃爾塔河上紅/白)的種群與所有其他地點也表現出高到中等的差異。
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3、空間遺傳模式:Mantel實驗結果表明,成對遺傳距離(FST)與地理距離之間存在顯著的正相關關系,表明距離分離對區域范圍內的遺傳分化有中等影響。“顏色圖”代表紅綠藍顏色空間中每個種群前三個主要成分的滯后分數,突出了尼日爾河流域種群、奧蒂河和沃爾塔湖種群、紅/白沃爾塔和黑沃爾塔河種群以及岡比亞河種群的遺傳相似性(圖3)。
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4、個體遺傳聚類:在最低水平上的聚類(k=2)顯示了沃爾塔盆地種群和所有其他種群之間存在區別,特別在DAPC分析中(圖4)。在沃爾塔盆地內,可以觀察到四個遺傳簇,分為湖沃爾塔簇(包括位于白沃爾塔河上的納烏尼)、奧蒂河簇、黑沃爾塔簇和紅/白沃爾塔簇。所有集群之間最大的遺傳差異來自兩個集群,這兩個集群由來自塞林蓋湖(尼日爾河)和岡比亞河兩個種群的個體組成。
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討論:
本研究明確了西非尼羅羅非魚種群的遺傳結構和分化,這與之前的研究中發現的廣泛模式一致。此外,本研究為岡比亞沃爾塔盆地的精細遺傳結構和進一步的遺傳分化群體提供了新的證據。空間遺傳模式和個體聚類方法表明該區主要河流和子流域的尼羅羅非魚具有顯著的遺傳結構。本研究中使用的192個SNP標記組合是區分羅非魚種群的一個有效工具,可將該標記組合應用于今后的尼羅羅非魚種群篩選中,可能與其他物種特異性SNP結合使用。該研究結果為今后西非野生羅非魚遺傳資源的研究和鑒定用于水產養殖育種的潛在有價值的種質資源奠定了堅實的基礎。

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