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科研進(jìn)展

水生所揭示不同倍性鯽魚(yú)入侵青藏高原的遺傳機(jī)制

發(fā)表日期:2023-04-28馮秀來(lái)源:水生生物研究所放大 縮小

  鯽(Carassius auratus)廣泛分布于青藏高原以外的東亞地區(qū),現(xiàn)已成為青藏高原分布最廣的外來(lái)魚(yú)類(lèi)之一。在原產(chǎn)地,鯽魚(yú)存在有性生殖的二倍體和單性生殖的三倍體(胚胎基因組來(lái)源于卵子,精子雖然激活卵子啟動(dòng)胚胎發(fā)育但不貢獻(xiàn)其DNA)兩種形式,是研究不同生殖方式生物在入侵過(guò)程中遺傳適應(yīng)的理想對(duì)象。 

  近期,中國(guó)科學(xué)院水生生物研究所陳毅峰團(tuán)隊(duì)以西藏外來(lái)種群和原產(chǎn)地種群為研究對(duì)象,利用全基因組重測(cè)序數(shù)據(jù)開(kāi)展種群基因組研究,揭示了不同倍性鯽魚(yú)入侵西藏的基因組進(jìn)化模式。研究發(fā)現(xiàn),盡管二倍體外來(lái)種群來(lái)源于兩個(gè)具有顯著遺傳分化的遺傳聚類(lèi),且具有比這兩個(gè)遺傳聚類(lèi)更高的種群遺傳多樣性,但在個(gè)體水平上,外來(lái)個(gè)體的基因組觀測(cè)雜合度比原產(chǎn)地個(gè)體減少了21.4%。此外,西藏外來(lái)種群?jiǎn)为?dú)形成一個(gè)遺傳聚類(lèi),與原產(chǎn)地種群之間產(chǎn)生了顯著的遺傳分化(圖1)。 

1 基于基因組SNPs的鯽魚(yú)種群遺傳多樣性(a)和個(gè)體遺傳多樣性(b)及二倍體(c)和三倍體(d)的種群遺傳結(jié)構(gòu)。LLCBL為外來(lái)種群 

  在二倍體外來(lái)種群中檢測(cè)發(fā)現(xiàn)的近交、奠基者效應(yīng)和選擇性清除是導(dǎo)致個(gè)體遺傳多樣性降低和遺傳結(jié)構(gòu)變化的主要因素。而三倍體外來(lái)種群由于雌核發(fā)育的單性生殖方式產(chǎn)生相同基因型子代,使其避免或降低了近交和奠基者效應(yīng)對(duì)遺傳變異的影響,外來(lái)個(gè)體的遺傳多樣性與原產(chǎn)地個(gè)體相比未發(fā)生變化,外來(lái)種群與原產(chǎn)地種群之間也未形成遺傳分化。因此,遺傳變異在二倍體鯽魚(yú)的入侵過(guò)程中可能發(fā)揮相對(duì)更大的作用。從基因組進(jìn)化的角度分析,鯽魚(yú)的單性生殖種群比有性生殖種群在新環(huán)境的適應(yīng)能力更強(qiáng)。研究還發(fā)現(xiàn),選擇性清除區(qū)域的基因在功能上主要與胚胎發(fā)育和甘露糖苷酶活性有關(guān),它們可能在二倍體鯽魚(yú)適應(yīng)高原極端環(huán)境過(guò)程中發(fā)揮重要作用。 

圖2 拉魯濕地國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū) 

  對(duì)西藏外來(lái)鯽魚(yú)引入來(lái)源和倍性調(diào)查發(fā)現(xiàn),西藏市場(chǎng)的鯽魚(yú)主要通過(guò)青藏公路和川藏公路分別從寧夏和四川的水產(chǎn)品市場(chǎng)中引入,由于宗教放生和養(yǎng)殖逃逸等原因進(jìn)入西藏自然水體。拉魯、茶巴朗和扎西崗三個(gè)濕地中二倍體鯽魚(yú)數(shù)量占鯽魚(yú)總數(shù)量的百分比分別為60.9%、3.1%0%,倍性分布與濕地的開(kāi)放狀態(tài)相關(guān)。拉魯濕地(圖2)自上世紀(jì)九十年代末成為自然保護(hù)區(qū)以后不對(duì)外開(kāi)放,鯽魚(yú)不能夠通過(guò)放生的方式直接進(jìn)入濕地;而茶巴朗和扎西崗是開(kāi)放性濕地,通過(guò)放生鯽魚(yú)可以直接進(jìn)入濕地。隨著我國(guó)魚(yú)類(lèi)育種和養(yǎng)殖業(yè)的快速發(fā)展,市場(chǎng)上的三倍體鯽魚(yú)占絕對(duì)優(yōu)勢(shì),因此形成開(kāi)放性濕地的鯽魚(yú)以三倍體為主的現(xiàn)象。 

  上述研究成果以“Genetic responses in sexual diploid and unisexual triploid goldfish (Carassius auratus) introduced into a high-altitude environment”“Genetic diversity and population structure of the invasive populations of goldfish Carassius auratus complex in Tibet”為題分別發(fā)表在期刊Molecular EcologyBiological Invasions上。水生所馮秀助理研究員為論文的第一作者,陳毅峰研究員和隋曉云高級(jí)實(shí)驗(yàn)師為論文的共同通訊作者。該研究得到第二次青藏高原綜合科學(xué)考察研究(2019QZKK05012019QZKK0304)、國(guó)家自然科學(xué)基金(31601844)和中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專(zhuān)項(xiàng)(XDA20050204)等項(xiàng)目資助。 

  論文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/mec.16864https://link.springer.com/article/10.1007/s10530-023-03027-1 

 

 

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