造礁石珊瑚群体遗传学研究进展

受到气候变暖和人类活动的影响,全球不少珊瑚礁正面临着急剧退化的风险,开展珊瑚礁保护与修复的工作已成为当务之急。进行造礁石珊瑚群体遗传学的研究对于深入理解珊瑚物种的遗传结构、遗传多样性和连通性具有重要意义,同时可以揭示珊瑚应对环境压力时的适应性潜力和恢复能力,从而为保护和管理珊瑚礁提供科学指导。本文综述了近年来在全球典型海域开展的珊瑚群体遗传学研究的现状与进展,并针对可能影响珊瑚群体遗传结构的因素进行了讨论。总体而言,目前造礁石珊瑚群体遗传学的研究多集中在澳大利亚大堡礁、加勒比海等区域,微卫星标记仍是当前使用最为广泛的DNA分子标记。繁殖方式、距离隔离、环境隔离以及人类活动等是影响珊瑚群体遗传多样性水平和遗传结构的重要因素。基于国内外研究进展,本文最后对目前我国南海造礁石珊瑚群体遗传学研究中存在的问题和发展趋势进行了分析和展望,以期为我国珊瑚礁保护与修复工作提供参考。

基于高通量测序的鹿角杯形珊瑚微卫星标记的开发

为了更深入开展珊瑚遗传结构及其多样性研究,本研究采用高通量测序对鹿角杯形珊瑚进行微卫星标记的开发。首先用人工白化的方法获得污染较低的鹿角杯形珊瑚,然后使用该样品DNA,基于高通量测序平台对鹿角杯形珊瑚简化基因组进行了测序,最终设计得到鹿角杯形珊瑚微卫星引物2786对。利用海南三亚鹿角杯形珊瑚对其中6对多态性较高的微卫星标记进行了评价。每个微卫星位点的有效等位基因数(Ne)为2.198~5.000;观测杂合度(Ho)为0.531~0.875;期望杂合度(He)为0.512~0.816;Shannon多样性指数为0.856~1.829;多态信息含量(PIC)为0.441~0.777,其中有4对微卫星标记呈现为高度多态性(PIC>0.5),2对微卫星标记为中度多态性。经过Bonferroni校正后,只有微卫星标记LB11偏离哈迪—温伯格平衡;连锁不平衡检验结果表明,位点之间不存在连锁不平衡现象。

南海鹿角杯形珊瑚(Pocillopora damicornis)的低遗传多样性凸显了环境变化下的脆弱性

珊瑚礁是典型的环境敏感性的海洋生态系统之一,其对环境变化的响应及适应机制的相关研究得到越来越多的关注。了解南海广布型物种鹿角杯形珊瑚(Pocillopora damicornis)的遗传特征有利于深入理解南海珊瑚礁的环境适应机制。本研究基于南海2个典型海域4个调查站点共84个鹿角杯形珊瑚样品,使用7个微卫星标记表征其遗传多样性和遗传结构。遗传多样性指标统计结果显示,南海鹿角杯形珊瑚的遗传多样性水平较低(H_(o)为0.090~0.567,He为0.137~0.458),海南岛海区与西沙海区的遗传多样性水平差别不大,其中海南岛的鹿回头群体的遗传多样性较高,西沙的银屿群体的遗传多样性最低。遗传结构分析结果显示,南海鹿角杯形珊瑚形成2个遗传分离的谱系:(鹿回头群体、七连屿群体、永兴群体)和银屿群体。曼特尔检验结果表明鹿角杯形珊瑚群体间的遗传分化与平均海表温度(sea surface temperature,SST)(R^(2)=0.3125,P=0.290)、SST变异度(R^(2)=0.0668,P=0.680)、地理距离(R^(2)=0.0484,P=0.680)、叶绿素a浓度(R^(2)=0.1072,P=0.480)及水体下行漫衰减系数(R^(2)=0.1091,P=0.390)不存在显著的相关关系。这些结果表明,鹿角杯形珊瑚遗传多样性不足的遗传特征不利于其适应严峻的生态状况,意味着遭受干扰后的恢复能力差,局部灭绝的风险较高。本研究初步评估了南海2个典型海域的鹿角杯形珊瑚的遗传现状和遗传特征,对未来的珊瑚保护工作有一定参考价值。