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-水产养殖专业论文.docxVIP

上海海洋大学硕士学位论文 答辩委员会成员名单 姓名工作单位职称备注王武上海海洋大学教授主席王成辉上海海洋大学教授委员 陈亚瞿中国水产科学院东海 水产研究所 研究员 委员刘利平上海海洋大学副教授委员陈桃英上海海洋大学讲师秘书答辩地点水产与生命学院 B102答辩日期2014.5.27 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 摘 要 红头丽体鱼（ Vieja synspila ）和橘色双冠丽鱼（ Amphilophus citrinellus）分属于隆头鱼亚目（Labroidei）、慈鲷科（Cichlidae）下 的、Vieja 属和双冠丽鱼属（Amphilophus）。因为慈鲷科鱼类拥有丰富 的形态特征和生态多样性，所以是研究生物多样性的模式生物。但是 由于对中南美洲慈鲷科鱼类的线粒体基因组研究较少，导致目前在物 种的分类上存在争议。血鹦鹉，英文名 blood parrot fish，是由红头丽 体鱼（♀）×橘色双冠丽鱼（♂）杂交得到。由于血鹦鹉体色红艳、 体型圆润、嘴呈心型，所以成为了观赏鱼界十分成功的属间杂交种之 一。血鹦鹉的体型和体色结合了双亲的优点，是杂交育种的理想模型。 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 I  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（r AGY）外，其余 21 个 tRNA 皆能形成有效的二级结构。  对 3 种鱼的 D-loop 区进行分析，识别了终止结合区、中央保守区和 保守序列区。 2.红头丽体鱼、橘色双冠丽鱼和血鹦鹉线粒体基因组比较研究 比较红头丽体鱼和橘色双冠丽鱼的线粒体基因组结构。发现红头 丽体鱼、橘色双冠丽鱼和血鹦鹉的线粒体基因组结构相似。但是橘色 双冠丽鱼比红头丽体鱼少 24 个碱基，主要是由终止结合区、COI 基 因和 tRNA-Ser（UCN）间的基因间隔区这 2 段非编码区的出现碱基 丢失造成的。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 II  tRNA，为 84.88%，而它们的氨基酸序列相似度却又最高，为 95.27%。 说明在这 2 种鱼中容易发生碱基的同义替代。同时又发现 ND3 基因 的碱基序列相似度是所有组成成分中最低的，这与石斑鱼类上的发现 相左。对比已知中南美洲慈鲷科鱼类的线粒体基因组，发现 ND3 基 因的相似度接近或低于 D-loop 区的相似度。说明中南美洲地区慈鲷 科鱼类的 ND3 基因进化速率接近或超越 D-loop 区。这可能是中南美 洲慈鲷科鱼类线粒体基因组有别于其他鱼类的一个特点。比较血鹦鹉 和红头丽体鱼、橘色双冠丽鱼的线粒体基因组。血鹦鹉的线粒体基因 组与母本红头丽体鱼的相似度高达 99.95%，与父本橘色双冠丽鱼的 相似度仅为 88.90%。由此得出结论血鹦鹉的线粒体遵循母系遗传规 律。 3.研究红头丽体鱼和橘色双冠丽鱼在慈鲷科中的进化地位 结合已知的慈鲷科线粒体基因组序列，运用最大简约法（MP） 构建系统进化树。发现位于非洲大陆和中南美洲的慈鲷科鱼类可以根 据地理来源各自形成一个单系群。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（Ast