三种鮡科鱼类线粒体全基因组的测定及鮡科鱼类系统发育分析
3种鲳属鱼类线粒体COI基因序列变异及系统进化
用 Mega3.0［18］ 对 所 测 序 列 进 行 对 位 排 列，并 结合人工核查，利用“Statistics”程序对所得序列的 碱基组成、核苷酸位点替换数和密码子使用频率进 行统计，计算个体之间遗传距离。在系统进化树构 建之前，采用 Modeltest 软件 ［19］ 确定序列最适合的 进 化 模 式。 采 用 NJ 法 （Neighbor-Joining method） 和 ML 法 （Maximum Likelihood method） 两 种 建 树 方 法 对 序 列 进 行 分 析。NJ 法 利 用 PAUP * 4.0 软件包 ［20］，经启发式搜索 （Heuristic search），重建 系 统 发 生 树，Bootstrap 置 信 值 ［21］ 估 算 重 复 次 数 1 000 次；ML 法 采 用 TREEFINDER 软 件 ［22］ 进 行 分析，Bootstrap 分析 ［21］ 重复 100 次，两种方法均
鱼类线粒体DNA研究新进展
鱼类线粒体DNA研究新进展一、本文概述线粒体DNA（mitochondrial DNA，mtDNA）作为生物体内的一种重要遗传物质，近年来在鱼类研究中逐渐展现出其独特的价值和潜力。
鱼类线粒体DNA研究新进展不仅深化了我们对鱼类遗传多样性的理解，还为鱼类遗传育种、系统发生、种群遗传结构分析等领域提供了有力的工具。
本文旨在综述近年来鱼类线粒体DNA研究的新进展，探讨其在鱼类生物学中的应用前景，以期为鱼类遗传资源保护和可持续利用提供理论支持和实践指导。
本文将首先回顾线粒体DNA的基本结构和特点，然后重点介绍鱼类线粒体DNA的提取方法、测序技术及其在鱼类遗传多样性、系统发生和种群遗传结构分析中的应用。
还将讨论鱼类线粒体DNA在遗传育种和遗传资源保护中的潜在应用价值，并展望未来的研究方向和挑战。
通过本文的综述，希望能够为从事鱼类线粒体DNA研究的学者提供有益的参考和启示，共同推动鱼类线粒体DNA研究的深入发展。
二、鱼类线粒体DNA的结构与功能鱼类线粒体DNA（mitochondrial DNA，mtDNA）是一种双链、闭合环状的分子，通常大小为16-20千碱基对（kb），是细胞器中唯一的DNA分子。
鱼类mtDNA的结构主要包括重链（H链）和轻链（L链），其中H链编码了大部分基因，而L链则编码了剩余的少数基因。
这些基因主要编码线粒体氧化磷酸化系统的13个蛋白质亚基，以及2个rRNA和22个tRNA，这些成分共同构成了线粒体的核糖核蛋白体，负责线粒体内蛋白质的合成。
鱼类线粒体DNA的功能主要体现在以下几个方面：mtDNA是鱼类线粒体遗传信息的载体，通过母系遗传的方式传递给后代，因此，在鱼类遗传学和进化生物学研究中，mtDNA被广泛应用为分子标记。
mtDNA编码的蛋白质是线粒体氧化磷酸化系统的重要组成部分，这些蛋白质参与线粒体的能量代谢过程，对鱼类的生命活动起着至关重要的作用。
mtDNA的突变和变异也被广泛用于鱼类种群遗传结构、遗传多样性和系统发育等研究。
雅鲁藏布江下游墨脱江段黄斑褶鮡的年龄结构与生长特征
位处高原ꎬ 海拔高、 水温低ꎬ 鱼类生长速度与较低
栖息在山涧溪河多砾石的急滩ꎬ 常吸附于石块上生
ｉｄ ｆｉｓｈｅｓ) 组成
[１]
生长速度缓慢等生物学特性
海拔地区相比较为缓慢
[３]
[２]
ꎮ 由于雅鲁藏布江
ꎮ
鱼类的年龄结构与生长特性是研究鱼类生物学
的重要内容ꎬ 也为渔业自然资源的保护管理提供基
础资料 [２] ꎮ 有关文献表明在鮡科鱼类的年龄鉴定
活 [６] ꎮ 黄斑褶鮡为西藏土著特有鱼类ꎬ 在中国仅
分布于雅鲁藏布江中、 下游 [１] ꎬ 其中以墨脱附近
干支流为 主 要 分 布 区ꎬ 分 布 海 拔 最 高 可 达 ２ ９６０
ｍ [７] ꎮ 目前对于黄斑褶鮡的研究仅限于形态 [８] 、 体
长体重关系 [９] 、 系统发育 [１０] 等方面的工作ꎬ 然而
黄斑褶鮡年龄与生长方面的研究尚未见报道ꎮ 本文
首次对雅鲁藏布江下游墨脱江段黄斑褶鮡的年龄结
构与生长特征进行了系统研究ꎬ 以探求其生长规
收稿日期: ２０１９￣０７￣１５ꎻ 修订日期: ２０１９￣１２￣１９
资助项目: 公益性行业( 农业) 科研专项(２０１４０３０１２) ꎻ 农业财政专项 “ 西藏重点水域渔业资源与环境调查”
淡水渔业ꎬ ２０２０ꎬ ５０(２) : １０ － １７
Ｆｒｅｓｈｗａｔｅｒ Ｆｉｓｈｅｒｉｅｓ
２０２０ 年 ３ 月
Ｍａｒ ２０２０
雅鲁藏布江下游墨脱江段黄斑褶鮡的年龄结构
与生长特征
金洪宇１ꎬ２ꎬ３ꎬ４ ꎬ 李 雷４ ꎬ 金 星４ ꎬ 王念民４ ꎬ 马清芝４ ꎬ 尹家胜４ ꎬ 马 波４
黄斑褶鮡( Ｐｓｅｕｄｅｃｈｅｎｅｉｓ ｓｕｌｃａｔｕｓ) ꎬ 隶属鲇形目
鳅科鱼类 DNA 条形码分析及泥鳅和大鳞副泥鳅的分子鉴定
鳅科鱼类 DNA 条形码分析及泥鳅和大鳞副泥鳅的分子鉴定张望;陈秀开;彭勇;李正高【摘要】采集了23种鳅科鱼类89尾个体的线粒体COI基因5端序列，分析了碱基组成以及不同鳅科鱼类之间的种间遗传距离和种内遗传距离。
结果显示，鳅科鱼类的种间遗传距离显著大于种内遗传距离，表明以COI作为鳅科鱼类DNA条形码进行品种鉴定具有一定的可行性。
在建立鳅科鱼类DNA条形码的基础上，设计了主要物种泥鳅（Misgurnus anguillicaudatus）和大鳞副泥鳅（Paramisgurnus dabryanus）特异性引物，结果显示，该引物具有较高的特异性和灵敏度，能够实现对泥鳅、大鳞副泥鳅及其混合样品的物种鉴定。
%Mitochondrial COI 5 ’ sequences of 89 cobitidae fishes belonging to 23 species were collected .The DNA base composition was analyzed , the genetic variation among species and within species were calculated .It was proved that COI gene is a valid DNA barcoding gene for species identification of Cobitidae .On the basis of Cobitidae DNA barcoding, spe-cies-specific primers for Misg runus anguillicaudatus and Para misgurnus dabryanus were designed.The result suggests the species-specific primers could identify Misgurnus anguillicaudatus, Paramisgurnus dabryanus and their mixtures with high specificity and sensitivity .【期刊名称】《淡水渔业》【年(卷),期】2015(000)003【总页数】6页(P19-24)【关键词】泥鳅(Misgurnus anguil licaudatus);DNA条形码;鳅科;物种鉴定【作者】张望;陈秀开;彭勇;李正高【作者单位】连云港出入境检验检疫局，江苏连云港 222042;连云港出入境检验检疫局，江苏连云港 222042;连云港出入境检验检疫局，江苏连云港 222042;连云港出入境检验检疫局，江苏连云港 222042【正文语种】中文【中图分类】S917.4泥鳅(Misgurnus anguillicaudatus)属于鲤形目(Cypriniformes)鳅超科(Cobitoidea)鳅科(Cobitidae)，是国内外消费者喜爱的经济鱼类［1］。
雅鲁藏布江下游鮡科鱼类分类整理及三新种和中国一新记录种
雅鲁藏布江下游鮡科鱼类分类整理及三新种和中国一新记录种陈咏霞;谭慧敏;林鹏程;张驰;王琳;何德奎【期刊名称】《水生生物学报》【年(卷),期】2024(48)6【摘要】基于形态学和分子系统学方法,对1974、2019—2023年间采自雅鲁藏布江下游(我国实际控制区内,下同)的403尾鮡科鱼类标本进行分类整理。
标本检视结果及结合历史记录表明,雅鲁藏布江下游共分布有鮡科鱼类6属10种,即黑斑原鮡Glyptosternon maculatum(Regan 1905)、穴形纹胸鮡Glyptothorax cavia(Hamilton1822)、墨脱纹胸鮡G.medogensis Chen&He sp.nov.、疑似细体纹胸鮡G.cf.gracilis(Günther 1864)、稀有纹胸鮡G.rara Chen&He sp.nov.、西仁褶鮡Pseudecheneis sirenica Vishwanath&Darshan 2007、扁头异鮡Creteuchiloglanis kamengensis(Jayaram 1966)、细尾鰋Exostoma tenuicaudatum Tamang,Sinha&Gurumayun2015、西藏鰋E.tibetanum Gong,Lin,Liu&Liu 2018和无斑平唇鮡Parachiloglanis immaculata Chen&He sp.nov.。
新种墨脱纹胸鮡是安氏纹胸鮡G.annandalei Hora 1923种名的修订,其偶鳍具羽状皮褶,项背骨前突与上枕骨棘相离,腹鳍起点位于背鳍基后缘垂直下方之后,腹鳍末端远离臀鳍起点,更细的尾柄,以及更长的头长等联合特征区别于同属其他物种。
新种稀有纹胸鮡其偶鳍腹面光滑,无羽状皮褶;胸部吸着器心形,皮纹向前延伸至咽部,附着器后缘中部微陷、开放,皮纹不明显;臀鳍不分枝鳍条11根;项背骨前突与上枕骨棘间隔距离远;上颌须延伸超过胸鳍基末端,达胸鳍长的1/2处,其长为头长的134.2%等特征区别于同属其他种。
笛鲷鱼类的线粒体DNA控制区结构及其系统发育分析
ｄ ｒ ｉ ， Ｄ） 保 守 序 列 区 （ ｏ ｓｒｅ ｅ ｕ ｎ ｅ ｏｍａｎ Ｃ 和 ｃｎ ｅｖ ｄ ｓｑ ｅ ｃ ｂｏ ｋ Ｃ Ｂ 。 由于控 制 区不 同 区段 的进 化 速度 不 ｌｃ ， Ｓ ） 同， 故可 适用 于不 同级 别 的系统 发育 分析 研究 ， 是探 讨近 缘种 间 和种 内遗传 变异 的 良好 指 标［ 。 ４ ］ 笛鲷 属 （ ｕｊ ｎ ｓ 隶 属 鲈 形 目 （ ｅｃ ｏｍｅ） Ｌ ｔａ ｕ ） Ｐ ｒｉ ｒ ｓ 、 ｆ 笛鲷科 （ ｕｊｎｄ ｅ ， Ｌ ｔ ｉａ ） 是一 类广 泛分 布 于热带 和亚 热 ａ 带 的岩 礁 鱼类 ， 为重 要 的 海 洋 经 济鱼 类 ， 《 国鱼 据 中 类 系统 检索 》６ 载 ， 国笛 鲷属 鱼类 有 １ Ｌ记 我 ９种 ， 产 多
从 Ｇｅ Ｂ ｎ ｎ ａ ｋ中下载 的 ６种笛 鲷鱼 类 的相应 序列进 行 结构 分析 ， 以将笛 鲷 鱼类 的控 制 区分 为终 止 可
序列 区、 中央保 守 区和保 守序 列 区 三个 区域 ， 到 了终 止 相关 的序 列 Ｅ Ａｓ以及 一 系列 保 守序 列 找 Ｔ （ Ｓ — Ｃ Ｂ Ｅ， Ｓ － Ｃ Ｂ Ｆ， Ｓ — Ｃ Ｂ Ｄ和 Ｃ Ｂ １ Ｃ Ｂ ２ Ｃ Ｂ ３ ， 给 出 了它们 的一般 形 式。 以黄谐 鱼 为外 群 ， Ｓ 一， Ｓ ＿， Ｓ －）并 采 用Ｎ Ｊ法和 ＭＥ法构 建笛 鲷 鱼类 的分 子 系统树 。分 子 系统发 育分析 表 明 ， 线粒体 Ｄ ＮＡ 控 制 区序 列 适 合于 笛鲷 鱼类 的 系统发 育分 析 ， 而且 支持 Ａｌ ｎ关 于笛 鲷属 的系统形 态分 类学 观 点。 ｌ ｅ 关键 词 ： 笛鲷 ； 粒体 Ｄ 线 ＮＡ； 制 区； 控 系统发 育
红头丽体鱼、橘色双冠丽鱼及其杂交子代血鹦鹉的线粒体基因组比较研究
同时对比其他硬骨鱼类，发现此基因间隔区的序列长度在不同 鱼类中会出现差异。推测出现这种现象的是COI基因在H链上， tRNA-Ser（UCN）位于L链，2个基因相互不造成影响。
比较红头丽体鱼和橘色双冠丽鱼的线粒体基因组各组成成分间 的相似度。发现编码蛋白质基因的碱基序列相似度低于D-loop 区、rRNA基因和tRNA，为84.88%，而它们的氨基酸序列相似度 却又最高，为95.27%。
一般认为鱼类的线粒体遵循母系遗传的规律。但是目前研究发 现，在鱼类杂交过程有一定几率出现父系线粒体DNA （Mitochondrial DNA，mtDNA）的渗透，导致杂种鱼的mtDNA发 生重组。
因此研究红头丽体鱼、橘色双冠丽鱼和血鹦鹉的线粒体基因组， 对分析红头丽体鱼、橘色双冠丽鱼在慈鲷科鱼类中的系统进化 关系和研究属间杂交是否会发生父系mtDNA的渗透有十分重要的 意义。本次研究得到了红头丽体鱼、橘色双冠丽鱼和血鹦鹉的 线粒体基因组全序列，在此基础上进行比较分析和遗传进化分 析。
具体的研究内容如下：1.红头丽体鱼、橘色双冠丽鱼和血鹦鹉 的mtDNA全序列测定红头丽体鱼、橘色双冠丽鱼和血鹦鹉的 mtDNA全序列长度分别为16543bp、16521bp和16541bp。它们都 包含了13个编码蛋白质基因，2个rRNA基因、22个tRNA基因和1 个D-loop区。
在编码蛋白质基因中，3者起始密码子相同；在终止密码子上红 头丽体鱼和血鹦鹉相同，而橘色双冠丽鱼与其余2者有差异。22 个tRNA基因中，除tRNA-Se（rAGY）外，其余21个tRNA皆能形成 有效的二级结构。
在中南美洲慈鲷科鱼类中，与红头丽体鱼的亲缘关系从近到远 依次是：橘色双冠丽鱼、狮王高地丽鱼（Hypselecara temporalis）、图丽鱼（Astronotus ocellatus）。
最新鱼类线粒体DNA的遗传分析研究
三、鱼类mtDNA的提取方法
（1）直接从鱼类组织提取线粒体DNA 从肌肉、肝脏等组织中提取线粒体DNA 。其中碱变性法是常见的实 验方法，主要溶液是STE液：10 mmol NaC1，15 mmol Tris-HC1(pH8.0)， 45 mmol EDTA(pH8.0)，0.25 mol蔗糖。把提取的线粒体DNA放入一20℃ 保存备用。该方法获得的是鱼类的整个mtDNA分子。 一般肝细胞、胃壁细胞、肾脏细胞中的线粒体数目较多，直接提取 mtDNA获得纯度很高的mtDNA用于研究要选取这些组织，必须杀死鱼才 能得到，研究存在数量多的鱼类可以采用该法。 （2）先提取基因组DNA再用相应引物PCR 扩增所需mtDNA某一区域序 列片段。
mtDNA进化速率较核DNA快5～10倍,其原因主要有: (1)选择压力小; (2)受诱变的影响大;(3)代谢增补时间短;(4)复制无校对修复
二、鱼类mtDNA的结构特点
1、分子较小且存在长度多态性:鱼类mtDNA分子大小范围一般在 15-19kp之间，约占总DNA的1％。鱼类mtDNA的分子大小在种间存 在差异，但这种长度差异并非源于基因数目，主要由于串联重复 序列的存在。 2、编码效率高:同核DNA相比，mtDNA上的基因排列极其紧凑，基 因间隔常少于10bp,且无内含子，编码效率较高。此外,部分 mtDNA的密码子不同于基因组DNA，且缺少终止密码子，仅以U或 UA结尾。 3、拷贝数多:鱼类每个细胞中有1000—10000个线粒体DNA拷贝， 容易从组织中分离纯化。 4、进化速度快:鱼类mtDNA的突变率高于核中DNA，为基因组DNA 的5一10倍，并且缺乏有效的DNA损伤修复机制，修复效率低。
（6）、测序法：直接测定mtDNA的全序列或特定片段的序列 。这种方法可获得大量直接可靠的数据。（目前，一般测序公 司采用测序的原理是双脱氧链终止法）
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三种鮡科鱼类线粒体全基因组的测定及鮡科鱼类系统发育分析扎那纹胸鮡(Glyptothorax zainaensis)和穴形纹胸鮡(Glyptothorax cavia)隶属于鲇形目(Siluriformes)、鮡科(Sisoridae)、纹胸鮡属(Glyptothorax),贡山鮡(Pareuchiloglanis gongshanensis)隶属于鲇形目(Siluriformes)、鮡科(Sisoridae)、鮡属(Pareuchiloglanis)。
本文通过测定上述三种鮡科鱼类线粒体全基因组序列,并联合NCBI中下载的11属12种鮡科鱼类线粒体全基因组数据,利用Cyt b基因和COX1基因,重建鮡科鱼类系统发育关系,并利用beast软件估算鮡科鱼类分化时间,主要结果如下:1.扎那纹胸鮡线粒体基因组全长16537bp,穴形纹胸鮡全长16529bp,贡山鮡全长16588bp。
三种鮡科鱼类基因组成和排列基本相似,都表现为A+T偏倚,扎那纹胸鮡A+T%为57.2%,穴形纹胸鮡为56.8%,贡山鮡为54.8%。
三种鮡科鱼类线粒体全序列中都有多处基因间隔和重叠。
2.三种鮡科鱼类线粒体蛋白质编码基因起始和终止密码子相似,通常以ATG 和GTG为起始密码子。
三种鮡科鱼类均有TAG、TAA、TA和T 4种类型终止密码子。
三种鮡科鱼类线粒体基因中RSCU>1的密码子数量均超过30个,且密码子末端碱基多使用A或T,其频率高于C、G(尤其是G)。
三种鮡科鱼类线粒体基因组包括的22个tRNA中除tRNA-Ser的二级结构不能预测出之外,其余的都表现为典型的三叶草结构。
它们各自的tRNA基因组中都出现多处错配,多为U-G错配,发生位置多在T ΨC臂和DHU臂上。
3.本研究支持原鮡属、鰋属和凿齿鮡属是鰋鮡鱼类的三个原始类群这一结论,并提出凿齿鮡属是鰋鮡鱼类的最原始类群。
藏鰋的系统发育位置一直饱受争议,本研究认为鰋属与凿齿鮡属构成单系群,再和原鮡属构成姐妹群。
本研究支持鮡属并不是单系,而是与石爬鮡属、拟鰋属、异齿鰋属聚在一起构成单系群这一结论。
并提出纹胸鮡属不是单系群,和黑鮡属聚集后才能构成单系群。
4.中国鮡科鱼类起源于中新世晚期(later Miocene),约9.87Mya,鰋鮡鱼类稍晚,约在
8.93Mya。
在上新世晚期到更新世(约0.2~4.0Mya之间),大量的属开始分化,鰋鮡鱼类的特化类群,如鮡属、拟鰋属、异齿鰋属和石爬鮡属在这一时期爆发式形成并大面积辐射到青藏高原及周边地区。
非鰋鮡鱼类的分化时间主要集中在4.64Mya
之后。
本研究认为:青藏高原的快速隆升约于3.6Mya开始,3.0Mya达到高峰,同时在这一时期,金沙江、怒江、澜沧江和元江也相继形成。
而鰋鮡鱼类的特化类群,如鮡属、拟鰋属、异齿鰋属和石爬鮡属也在这一时期(约3.97Mya到0.3Mya)爆发式形成,进而扩散到怒江、澜沧江、雅鲁藏布江和伊洛瓦底江的下游,形成鮡科鱼类现有的分布格局。
因此本研究认为鰋鮡鱼类的种属分化与青藏高原的隆升以及各水系的形成有密不可分的关系。