基于简化基因组测序宽鳍鱲的微卫星分子标记及遗传多样性分析

【目的】建立基于简化基因组测序(2b-RAD)宽鳍鱲(Zacco platypus)的微卫星分子标记,并进行遗传多样性分析,为有效开展宽鳍鱲品种间遗传多样性分析和分子育种,挖掘和利用宽鳍鱲种质资源提供参考。【方法】利用限制性内切酶EcoRⅠ打断基因组DNA,每个样本分别进行物理打碎,选取300~700 bp插入片段文库,利用Illumina HiSeq PE150测序平台进行双末端(Paired-End)测序获得海量遗传多态性标签序列。【结果】2b-RAD筛选宽鳍鱲的微卫星位点得到两端各留100 bp作为引物的SSR数量为41018个,带有引物片段的SSR数量为1522个,片段引物的设计率为37.1%,构建的文库质量较高,测序深度达高准确度下的分型标准。在筛选的64个微卫星位点中,有14个位点(21.88%)具有多态性,由于存在无效等位基因,有3个位点(Zpla08、Zpla09和Zpla10)显著偏离Hardy-Weinberg平衡(P<0.05),因此选用其中的11个微卫星位点分析宽鳍鱲群体遗传多样性。基于11个微卫星DNA位点的分析表明,宽鳍鱲7个群体的平均等位基因数(N_(A))为3.66,平均Shannon;s信息指数(I)为0.689,平均观测杂合度(H_(O))为0.315,平均期望杂合度(H_(E))为0.354,平均多态信息含量(PIC)为0.409。【结论】基于简化基因组测序(2b-RAD)开发宽鳍鱲的微卫星分子标记可用于评估野生宽鳍鱲种群的遗传多样性、遗传结构和物种鉴定。宽鳍鱲基因组DNA 14个微卫星位点中有11个微卫星位点具有中高多态性,3个位点(Zpla08、Zpla09、Zpla10)偏离Hardy-Weinberg平衡,在群体遗传研究中应慎用。

宽鳍鱲仔稚鱼发育

经干法授精及在人工培育条件下观察了宽鳍鱲仔稚鱼发育过程及特征。结果表明,宽鳍鱲受精卵平均直径为2.11±0.11 mm,在水温26~27℃条件下,宽鳍鱲仔稚鱼发育历时25 d。初孵仔鱼全长为5.29±0.14 mm,卵黄囊长为4.01±0.18 mm,孵化后120 h卵黄囊消失,营外源性营养;孵化后14 d仔鱼开始出现二室鳔及背鳍;孵化后17 d仔鱼各鳍鳍条发育基本完成;孵化后19 d仔鱼开始出现鳞片,进入稚鱼期;孵化后25 d稚鱼全长16.54±0.24 mm,全身鳞被,外部形态与成鱼基本相似,进入幼鱼期;宽鳍鱲仔稚鱼全长与日龄的线性方程为L=0.3954 t+5.9978(R^(2)=0.9819);体重和体长的幂函数方程为W=0.0024 L3.9114(R^(2)=0.9671),幂指数大于3,表明宽鳍鱲仔稚鱼生长为异速生长。

北京地区宽鳍鱲的生长及食性

2004-2006年,作者对分布于北京市怀柔水库上游入库河流怀沙河和怀九河宽鳍鱲的生物学进行了研究。结果显示:北京地区宽鳍鱲年龄组成较小,雄鱼最大3龄,雌鱼最大2龄。体长和体重相关关系式为:W=9×10-6L3.1947(r=0.9784),其种群呈异速增长。1龄组雌雄鱼体长和体重无显著差异,2龄组雄鱼体长和体重显著大于雌鱼,可能与雌鱼性成熟后生长速度减慢有关。雄鱼VonBertalanffy生长方程为:Lt=121.56×(1-e-0.3718(t+0.6272)),最大体长121.56mm;Wt=41.16×(1-e-0.3718(t+0.6272))3,最大体重41.16g;生长拐点tr=2.41龄;雌鱼最大为2龄,未能拟合VonBertalanffy生长方程。丰满度和饱食指数均呈周年变化,这可能与水温变化和繁殖期的影响有关。北京地区的宽鳍鱲为植食性,主要摄食硅藻,取食具选择性,且获得的食物量与藻类的多度一定程度上正相关。雌雄性比接近1∶1,1冬龄性成熟;繁殖期5-7月,5月份成熟系数最高。与嘉陵江种群相比,北京种群体长、体重均小于嘉陵江种群;食性上,前人研究认为嘉陵江种群为肉食性,但经我们重新鉴定,嘉陵江种群也为植食性,个别肉食性食物成分可能是随摄食的藻类带入的;在年龄组成、种群增长方式、性比及繁殖特性上,未发现二者有明显差异。基于北京地区宽鳍鱲的生物学特性,结合该地区的环境特点,我们建议通过控制捕捞数量、选择最适捕捞时间、保护原有生境来维持北京地区宽鳍鱲资源的可持续利用。

广东地区宽鳍鱲种群遗传变异和亲缘地理

通过分析88尾采自广东境内9条水系的宽鳍鱲(Zacco platypus)线粒体DNA(mtDNA)细胞色素b(Cytb)基因全序列,初步研究其种群遗传变异和地理格局。所测定的Cytb基因全序列长1140bp,其中变异位点98个,简约信息位点75个。共检测到33个单倍型,除鉴江种群只有1个单倍型外,其余8条水系均有多个单倍型。北江、流溪河、鉴江、北流河和罗定江等5个种群有共享单倍型Hap11,罗定江和北流河之间共享了单倍型Hap4,东江与流溪河共享Hap6,而韩江和榕江共享单倍型Hap29。种群单倍型多样性的平均值(h)为0.908,核苷酸多样性的平均值(π)为0.01961,表现出较高的遗传多样性。系统发育分析(NJ树)显示,宽鳍鱲种群33个单倍型可分为2个分支,其中来自珠江水系(北江、东江、流溪河、罗定江和北流河)和广东西部独立入海水系(鉴江和漠阳江)的宽鳍鱲种群聚为一支(分支A),广东东部独立入海水系(韩江和榕江)种群聚为另外一支(分支B)。2分支间的遗传距离和碱基差异率均较高(0.0517—0.0549,5.35%—6.49%),明显大于分支A内(0.0012—0.0099,0.26%—2.11%)和分支B内的值(0.0027,1.58%),但远小于宽鳍鱲与外类群间的遗传距离和碱基差异率(0.0945—0.1912,8.77%—17.11%)。这表明分支A与B之间已有明显的遗传分化,但分化程度未达到物种级水平。韩江和榕江的种群相对独立,推测可能与莲花山脉的阻隔有关。根据单倍型网络图推测,流溪河可能是广东中西部地区宽鳍鱲的扩散中心,分别向珠江水系的西江、北江和东江扩散,再向鉴江和漠阳江扩散;另外由扩散中心经东江到榕江再向韩江扩散。分子变异分析(AMOVA)表明,种群间的遗传变异占38.50%,种群内的遗传变异占66.24%。中性检验和歧点分布分析皆表明广东境内9条水系的宽鳍鱲在整个种群上保持相对稳定,没有发生明显的种群扩张。

徽水河宽鳍鱲的年龄、生长和繁殖

认识鱼类的生活史特征及其对生态环境变化的响应,是鱼类物种保护与资源合理利用的基础。于2009年5月至2010年4月研究了黄山地区徽水河中宽鳍鱲(Zacco platypus)的年龄、生长和繁殖。共采集标本352尾,雌雄性比为0.49∶1,与1∶1差异显著。以鳞片为年龄鉴定材料,雌、雄个体的最大寿命均为3龄;年轮主要形成于3月份。全长和体重呈幂函数关系,两性间无显著性差异,关系式表达为W=6×10–6L3.10;全长和鳞径呈线性关系,且两性间差异显著,关系式分别表达为L♀=29.58R+38.84和L♂=33.17R+34.99;2龄个体的退算全长在雌、雄两性间无显著性差异。繁殖时间为4—7月份;2龄时达50%初次性成熟,其个体全长为98.22(雌)和105.69 mm(雄);绝对繁殖力为(758±362)卵粒,相对繁殖力为(77.38±22.15)卵粒/g。同已有的少量研究资料相比较,徽水河宽鳍鱲的年龄结构较北京地区种群的相对简单,个体生长较同为黄山地区的浦溪河种群相对快速,这种生活史特征差异可能是生态环境空间异质性的作用结果,但有关宽鳍鱲各生活史特征之间的权衡及其对生态环境的响应还有待于进一步研究。

北京地区宽鳍鱲的早期发育

作者对分布于北京市怀柔区怀九河的宽鳍鱲(Zacco platypus)的胚胎发育及仔鱼前期发育进行了研究,过程中采用人工干法授精获取受精卵,观察并描述了宽鳍鱲早期发育过程及其特点。结果显示,宽鳍鱲成熟卵呈圆球状,平均卵径1.04 mm,为沉性卵。在平均23.0℃(17.1—28.0℃)水温条件下,从受精卵到孵化经历了73h1min,积温为1682.3度.时;孵化后6.5d进入弯曲期仔鱼。仔鱼前期发育速度与出膜前相比明显减慢;弯曲期仔鱼出现大量死亡可能与有限的人工培育条件、混合营养期能量供给不足等原因有关。通过比较发现,宽鳍鱲与鲤科中其他21个种相比,早期发育时间比其中7个种均长。宽鳍鱲早期发育时间比同域分布、相同发育水温的马口鱼略长,明显长于同属的纵纹鱲的发育时间。宽鳍鱲南、北方种群仔鱼发育速度存在差异,北方种群出膜前发育速度比南方种群快,但出膜后发育速度减慢。

宽鳍鱲鉴定的初步探讨

对华南森林溪流中鲤形目鲤科亚科宽鳍(Zaccoplatypus)的外部形态进行观察、测量、统计,发现种的外形变化没有特定规律性,对来源于华南地区的宽鳍的鉴定,参照本文研究结果会更准确.

侧条光唇鱼和宽鳍鱲的两个地理种群形态比较

对采集于广东南岭和海南五指山的侧条光唇鱼和宽鳍鱲进行外部形态比较研究.侧条光唇鱼和宽鳍鱲的两个地理种群,五指山的种群生长速度大于南岭种群,但其形态差异不大,两个地理种群仍是同一种.

宽鳍(?)Zacco platypus(Temminck et Schlegel)的形态变异

采用形态度量与框架度量相结合方法测量了13个地理区域的宽鳍鳃标本,并进行了主成分分析。结果表明:宽鳍鳃的形态变异主要表现在躯体纵轴及头部特征上。头部的形态变异大于躯体的形态变异。宽鳍鳃的分布没有明显的地理位置方面的南北和东西变化特点,各地理区域的宽鳍鳃应视为一个种。

宽鳍鱲的形态学研究

对宽鳍的外部形态及呼吸、消化、循环、排泄、生殖和神经 6个系统进行了解剖观察和详细的描述 .发现鳔、肠、肾、生殖腺表现出较原始的特征 ,而形状特异的咽突和清晰可见的间脑 ,在鲤科鱼类中较少见 .

黄山浦溪河宽鳍鱲的年龄和生长

以鳞片为年龄鉴定材料,对黄山区浦溪河宽鳍鱲(Zacco platypus)的年龄和生长进行了研究。结果显示:鳞片上的年轮特征呈现出疏密型(50%)、切割型(32.6%)与疏密切割型(17.4%)三种类型,部分鳞片上还存在有副轮和幼轮。从8月份到第二年的3月份,年轮形成时间长达8个月。全部渔获物由Ⅰ—Ⅲ共3个龄组组成,其中以Ⅱ龄组为优势龄组(53.97%)。雌、雄全长和体重关系显著不同(P<0.05),其关系式分别为W♀=4.88×10-6L3.16(R2=0.92,N=134)、W♂=6.26×10-6L3.1025(R2=0.96,N=101)。两性间的退算全长在II龄时无显著差异,但在III龄时差异显著,其中雄性(89.96 mm)大于雌性(76.85 mm);雄鱼的生长速度明显高于雌鱼,生长指数分别为16.73和8.27。

汉江上游支流堵河宽鳍鱲的年龄与生长特征研究

2018年6月-2019年5月开展湖北堵河水系宽鳍鱲(Zacco platypus)种群资源调查,首次描述了堵河宽鳍鱲的年龄结构和生长特性,并与其他水域进行对比分析。结果显示:堵河水系宽鳍鱲由3个年龄组组成,其中2龄为优势年龄组,占比55.2%。体长(L)、体重(W)分布区间分别为6.4~20.3 cm、4.0~106.8 g,优势体长、体重范围分别为8.2~15.4 cm、14.4~45.7 g,占种群的87.1%和70.3%。雌雄群体和种群的W-L方程分别为W♀=0.0285L^2.7466、W♂=0.0526L^2.5445和W=0.0306L^2.7421,Von Bertalanffy拟合的体长和体重生长、生长速度以及加速度的拟合方程分别为:雌性:Lt♀=18.31×[1-e^-0.3973(t+0.6843)]、Wt♀=81.62×[1-e^-0.3973(t+0.6843)]2.7466、dL♀/dt=7.2746e^-0.3973(t+0.6843)、d^2L♀/dt^2=-2.8902e^-0.3973(t+0.6843);雄性:Lt♂=17.85×[1-e-0.3875(t+0.7448)]、Wt♂=61.47×[1-e-0.3875(t+0.7448)]2.5445、dL♂/dt=6.9169e-0.3875(t+0.7448)、d^2L♂/dt^2=-2.6803e^-0.3875(t+0.7448),雌雄群体的极限体长、体重分别为183.1 mm/81.62 g和178.5 mm/61.47 g,拐点年龄分别为1.86龄和1.67龄,拐点体长和体重分别为135.5 mm/25.2 g、108.3 mm/17.3 g。与其他水域相比,堵河宽鳍鱲年龄结构比较简单,但其具有更大极限体长、体重和更低的拐点年龄,而且生长速度更快,是发展山区特色淡水鱼产业的优良品种。

甬江溪口段宽鳍鱲的种群结构及繁殖力初步研究

利用鱼类种群调研法,于2015年8月至2016年4月在甬江溪口段收集宽鳍鱲(Zacco platypus)个体样本,研究该区域宽鳍鱲种群的年龄组成、性比、个体大小以及繁殖力等种群结构生物学特征。结果表明:(1)调查期间甬江溪口段宽鳍鱲种群由3个年龄组组成,其中2龄为优势年龄组;雄性个体中2龄组占雄体总数的55.5%,雌性个体中的2龄组占雌体总数的63%;(2)宽鳍鱲全长(L)的分布区间为7.0～14.0 cm,8.0～12.0 cm的个体占总数的87.83%;(3)体重(W)分布范围为4.0～36.0 g,其中体重5.0～13.0 g的个体占总个体数的72.75%;(4)根据不同性别(性别难辨、雌、雄、群体)拟合体重与体长的幂函数关系式:W_(ui)=1×10^(-4)L^(2.4917)、W_♀=2×10^(-5)L^(2.9337)、W_♂=3×10^(-5)L^(2.8471)和W=4×10^(-5)L^(2.8035);(5)雌雄个体比例127∶238与理论值1∶1存在极显著差异(P<0.01);(6)重量法计数得出种群个体的绝对繁殖力平均值为(2 850.39±2 107.49)粒,分布区间为532.00～13 717.89粒,其中1 000～3 000粒占绝对优势(65.12%);个体体长相对繁殖力为(354.39±234.47)粒/cm,分布区间74.93～1 541.34粒/cm;体重相对繁殖力平均值为(363.73±178.55)粒/g,分布区间为91.25～1 027.56粒/g;比较了国内外不同地区间宽鳍鱲种群结构和繁殖力的异同。

宽鳍鱲胰岛素样生长因子-Ⅰ的克隆及繁殖期前后表达分析

为探讨胰岛素样生长因子-Ⅰ(Insulin like growth factor-Ⅰ,IGF-Ⅰ)对宽鳍鱲(Zacco platypus)繁殖期前后生长性状的影响,开展了宽鳍鱲IGF-Ⅰ基因序列的克隆及表达定位分析。宽鳍鱲IGF-Ⅰ基因全长13707 bp,包含5个外显子、4个内含子,其中5个外显子长度分别为222、160、182、36和829 bp;内含子长度分别为1194、7771、254和1879 bp,推测开放阅读框为486 bp,编码161个氨基酸。实时荧光定量PCR(Real-time qPCR,RT-qPCR)结果显示,宽鳍鱲IGF-ⅠmRNA在肝脏组织中的表达水平最高,其次是性腺、脾脏、心脏和脑,在肾脏中表达水平最低。在7—8月,处于繁殖期的性成熟宽鳍鱲性腺中IGF-Ⅰ表达水平显著上升,繁殖期过后回落至最低值。在其他组织中IGF-Ⅰ表达水平在生长发育过程和繁殖期前后波动不大,且雄鱼大多数组织中IGF-Ⅰ基因平均表达水平高于雌鱼。荧光原位杂交技术(Fluorescence in situ hybridization,FISH)定位显示,宽鳍鱲IGF-Ⅰ基因基本为胞浆阳性,少数为核阳性,在肝组织中呈全胞质性分布,在性腺组织的精母细胞、卵泡膜及卵泡液中阳性表达。上述结果表明宽鳍鱲IGF-Ⅰ基因表达模式具有性别差异性,推测精巢中IGF-Ⅰ在繁殖期的高表达是宽鳍鱲雄性成体大于雌性成体的原因之一。研究结果为宽鳍鱲的性二态和人工繁育的研究提供参考资料。

宽鳍鱲胚胎发育研究

为了解宽鳍鱲胚胎发育特征,在人工培育条件下对其胚胎发育过程进行观察,结果表明,宽鳍鱲成熟卵平均直径为(1.71±0.06)mm,受精卵平均直径为(2.11±0.11)mm,胚胎发育过程历经胚盘形成、卵裂、囊胚、原肠胚、神经胚、器官形成及孵出等7个阶段28个时期。不同水温条件下,胚胎发育所需时间及有效积温存在一定差异,在24~25℃条件下,胚胎发育历时44.5 h,所需有效积温为1079.13℃·h;在25~26℃条件下,胚胎发育历时41 h,所需有效积温为1046.47℃·h;在26~27℃条件下,胚胎发育历时39 h,所需有效积温为1039.36℃·h,宽鳍鱲胚胎发育所需时间随水温升高逐渐下降,孵化率呈先上升后下降的趋势。

汉江支流堵河宽鳍种群结构与繁殖力研究

利用2018年6月—2019年5月湖北省堵河306尾宽鳍Zacco platypus的调查数据,研究了该水域宽鳍的种群结构和繁殖力特征。结果显示:堵河宽鳍种群由3个年龄组组成,Ⅱ龄为优势年龄组,占种群总数的55.2%。体长、体质量分布区间分别为64~203 mm、4.0~106.8 g,平均体长、体质量分别为125 mm±24 mm和34.3 g±18.2 g,87.1%的体长集中在82~154 mm,70.3%的体质量集中在14.4~45.7 g。堵河水系宽鳍种群的雌雄比为0.53∶1,Ⅰ龄、Ⅱ龄和Ⅲ龄组的分别为0.76∶1、0.40∶1和0.63∶1,其中,堵河水系宽鳍种群和Ⅱ龄组的实际雌雄比与理论值(1∶1)之间的差异有统计学意义(P<0.05)。雌雄个体的成熟系数周年变化明显,且具有明显的种内雌雄差异,雌性个体较雄性明显偏大。繁殖活动主要发生于4—7月,且雌性个体的繁殖活动存在一定的空白期。雌性个体的平均卵质量和卵径分别为1.34 mg±0.53 mg和1.14 mm±0.24 mm,绝对繁殖力变化范围为864~5074粒,均值为1863.74粒±1097.86粒,绝对繁殖力与体长、体质量、空壳质量以及性腺质量均具有显著相关关系(P<0.05),但与全长相关性不显著(P>0.05)。

河南境内四水系宽鳍鱲野生群体的遗传多样性

为准确掌握河南野生宽鳍鱲(Zacco platypus)群体遗传结构,本研究利用线粒体CO I基因检测了海河、黄河、淮河和长江水系宽鳍鱲群体的遗传多样性和种群分化情况。110个样品共检测出40个单倍型,平均单倍型多样性为0.92077,平均核苷酸多样性为0.02439。AMOVA分析显示,大多数遗传变异存在于宽鳍鱲群体间(60.59%),群体内的遗传变异为37.67%。系统发育树结果表明,长江水系宽鳍鱲群体遗传分化较大,一部分群体单独聚为一支,另外一部分群体与海河、黄河、淮河水系宽鳍鱲聚在一起,没有显示出明显的南北分化格局。种群历史动态结果推测宽鳍鱲群体经历过瓶颈效应,且该过程可能与第四纪中更新世气候波动有关。建议对河南境内的宽鳍鱲种群,特别是遗传多样性低的种群(海河水系)进行保护。

食物丰度对宽鳍鱲的能量代谢、个性和集群行为的影响

水生生境中的食物资源经常变化,鱼类的能量代谢和行为随食物丰度改变的可塑性调节具有重要的进化和生态意义。为考察食物丰度对机体行为和代谢的影响,以雌性宽鳍鱲(Zacco Platypus)为实验对象,分别测定实验鱼在高、低食物丰度组4周喂养期前后的标准代谢率(Standard metabolic rate,SMR)、个性及集群行为。研究发现:(1)经4周喂养,高食物丰度组的体重和SMR上升,而低食物丰度组维持不变,喂养期结束时高食物丰度组的体重和SMR均显著大于低食物丰度组;(2)食物丰度对个性没有显著影响,但集群时,低食物丰度组活跃性较高,凝聚力较低;(3)高食物丰度下SMR保持稳定,低食物丰度下SMR不稳定。研究表明:宽鳍鱲的个性不受食物丰度影响;但食物丰度减少导致能量代谢下降、鱼群活跃性上升和凝聚力下降,可能与食物丰度较低时代谢的适应性下调和食物资源竞争加剧导致的觅食活动需求上升相关。

超超临界锅炉水冷壁宽鳍片裂纹原因分析及预防处置

结合相关案例,分析水冷壁管宽鳍片宏观结构、温度及应力场。结果表明:宽鳍片中心长期在高负荷状态下发生超温而生成裂纹,裂纹进一步延展拉裂管材。鳍片尺寸超宽及出厂工艺问题是导致水冷壁拉裂事故的主要原因。因此,减小鳍片宽度是防止类似事故发生的有效措施。

诱捕(歺又鱼)条、马口鱼、宽鳍(鱼巤)和爬岩鳅初探

在人工饲料中掺入一些引诱物,增强饲料对养殖鱼类的吸引力,减少水中饲料营养物质的损失和化学成分的变化,从而提高养殖经济效果。这种方法可应用于捕捞业,通过使用引诱物质来使鱼类集群、迁移,达到捕捞目的,以解决底层鱼类的捕捞困难等问题。本文就用诱料诱捕(?)条、马口鱼、宽鳍(?)和爬岩鳅进行了初步探讨。