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造礁石珊瑚分子系统发育及中国南海澄黄滨珊瑚遗传多样性研究
Alternative TitleMolecular Phylogeny of Scleractinian corals and genetic diversity of Porites Lutea in South China Sea
牛文涛
Thesis Advisor黄晖
2018
Degree Grantor南海海洋研究所
Degree Name博士
Degree Discipline海洋生物学
Keyword造礁石珊瑚,分子系统发育,澄黄滨珊瑚,遗传多样性
Abstract线粒体基因组是相对独立的遗传转录体系,具有组成稳定、进化速率快和母系遗传等特点。由于线粒体基因组包含更全面丰富的遗传信息,避免了单个基因分析时的弊端,因此近年来被广泛用于物种鉴定和分类以及不同阶元的系统发育研究。相对于石珊瑚目内丰富的种类资源,已测定的石珊瑚目线粒体基因组的种类却十分有限。本研究测定并注释了石珊瑚目6科共12种珊瑚的线粒体基因组,分析比较了12种珊瑚线粒体基因组的结构组成和特征,并基于线粒体DNA全序列研究探讨了石珊瑚目内的分类及系统发育关系。利用核rRNA的转录间隔区ITS(包括ITS1和ITS2)序列作为分子标记,并对其直接测序分析,探讨我国4个地理区域共10个澄黄滨珊瑚群体的遗传结构和遗传多样性,评估不同群体的遗传分化和之间的连通性,为珊瑚礁保护及受损珊瑚礁修复提供遗传学上的依据。具体研究结果如下:1.12种石珊瑚线粒体基因组结构特征本研究首次测定了12种珊瑚的线粒体基因组,涵盖石珊瑚目 6个科(蜂巢珊瑚科、鹿角珊瑚科、滨珊瑚科、枇杷珊瑚科、梳状珊瑚科和裸肋珊瑚科)10个属。12种珊瑚的长度为15320 bp-18752 bp,其长度变化主要来自于基因间隔的长度变化。12种珊瑚的基因排列顺序完全一致,均包含13个蛋白质编码基因,2个rRNA基因和2个tRNA基因(tRNAMet和tRNATrp),且均编码在H链上。12种珊瑚的ND5基因均存在内含子,但只有滨珊瑚科澄黄滨珊瑚和梳状珊瑚科粗糙刺叶珊瑚的COI基因也存在内含子。12种珊瑚的碱基组成、密码子使用偏好等方面的规律相似。在碱基组成方面,12种珊瑚的线粒体DNA全序列均为T碱基含量最高,C碱基含量最低,且AT含量显著高于GC含量。12种珊瑚的起始密码子均包括ATG、GTG和ATA三种类型,终止密码子均为完全终止密码子,包括TAA和TAG两种类型。统计密码子的使用偏好,结果表明12种珊瑚蛋白质编码基因均为编码半胱氨酸(Cys)的密码子使用频率最低,编码亮氨酸(Leu-L)的密码子使用频率最高。此外,12种珊瑚蛋白质编码基因均为以利用T-terminal密码子的使用频率最高且具优势明显,C-terminal的使用频率最低,这与碱基组成的规律一致。12种珊瑚的2个tRNA基因也均能形成稳定的茎环结构。2.基于线粒体基因组全序列的石珊瑚目系统发育研究利用贝叶斯推断和最大似然法构建系统发育树所得的拓扑结构完全一致,且两种树内的各节点支持率均很高。结果显示:石珊瑚目明显的分为两个大支系,支系A和支系B。在支系A中,裸肋珊瑚科、梳状珊瑚科和褶叶珊瑚科的种混在蜂巢珊瑚科的种内,一起形成一个复合分支,说明蜂巢珊瑚科应为多重起源。此外,丛生盔形珊瑚并没有和该科内的其他种聚在一起,而是和真叶珊瑚科(Euphylliidae)聚在一支,说明石珊瑚目内的一些科属关系需要重新定义。本研究得到的石珊瑚目系统发生关系与传统形态学的分类并不完全一致,因此,在今后的石珊瑚研究中应结合传统的形态学方法和分子技术手段,两者相互借鉴和补充。3.澄黄滨珊瑚遗传多样性研究本研究的台湾、广东大亚湾、海南三亚和南沙4个地理群体共10个小群体230个澄黄滨珊瑚个体,除了大亚湾群体外,其余3个地区群体的遗传多样性都比较丰富。同一海区的各群体之间遗传分化程度很低,基因交流充分。广东大亚湾群体由于多种原因导致珊瑚生态群落退化,当地珊瑚群体遗传多样性较低,但是当地的群体间基因交流值很高,群体间没有地理隔离,珊瑚群落具有较强的自我恢复能力。南沙的两个群体位于热带地区,水温条件和气候环境均适合石珊瑚生长,具有最丰富的遗传多样性。
Document Type学位论文
Identifierhttp://ir.scsio.ac.cn/handle/344004/17999
Collection学位论文(博士)
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GB/T 7714
牛文涛. 造礁石珊瑚分子系统发育及中国南海澄黄滨珊瑚遗传多样性研究[D]. 南海海洋研究所,2018.
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