应用核糖体序列研究鲽形目鱼类的分类系统及起源演化关系

Pleuronectiformes (flatfish) not only possess well-known asymmetric somatotype, but also have very rich species number, in which disputes still exist on the classification system at higher levels. The phylogenetic analysis results based on miotgenome data agree with those based on morphorlogical ananlysis in some aspects and disagree on some others. To help with solving this issue, we propose to study the phylogenetics, origin, and revolution of Pleuronectiformes at higher level over families using nuclear marker information, including rDNA gene, ITS region, and psuedogens sequences. On the basis of morphorlogical and miotgenome data analysis, three issues will be further invesitgated: 1) determine the sequences and phylogenetic features of rDNA polymorphic regions from reprensentative species in families; 2) from the phylogenetic trees based on rDNA sequences, establish phylogenetic system at higher level over families, and reveal revolutionary and original relatioships of Pleuronectiformes; 3)using the combination of morphorlogical and miotgenome data analysis results, determine phylogenetics and revolutionary and original relatioships of Pleuronectiformes at family or higher level, evaluate the feasibility of rDNA and pseudogens in phylogenetic studies.

鲽形目(Pleuronectiformes)鱼类不仅种类多而且具有独特的不对称体型，迄今在高阶元的分类系统上该目仍存在不同的分类观点，并且应用线粒体全序列分析手段获得的结果既有与形态分类一致的观点也有分歧之处，为了进一步解决这一分类上的争议，本研究将应用核基因的分子标记核糖体基因、间隔子区及其假基因对鲽形目科以上高级分类阶元的分类系统及起源演化进行研究，在形态及线粒体分子结果的基础上，拟重点解决以下三个方面的问题：一、获得鲽形目各科代表种类核糖体rDNA区域的多态类型，确定其真假基因的序列及系统学特性，明确其演化方式与协同进化的关系。二、基于核糖体分子数据构建鲽形目高级阶元的分子系统树，建立科以上高级阶元的分类体系，明确该目的起源演化关系，评价各科存在的有效性。三、结合形态和线粒体序列的分析结果，确立鲽形目科以上系统分类及起源演化关系，评价核糖体rDNA区域及假基因在系统分类中的应用性。

本研究获得了鲽形目13科73种鱼类以及外类群鲹系5科11种鱼类的五个核糖体基因片段,大约9000条单克隆序列。通过对片段多态性特征的分析，显示其存在明显的种类多样性。其中18S、5.8S和28S序列片段长度范围分别为578-2058bp，145-160 bp，970-2152bp；GC含量分别为49.1%-58.6%，55.6-60.7%，61.5-69%；ITS1和ITS2的长度分别为313-882 bp，280-619 bp；GC含量分别为59.6-75.9%，63.1-78.1%。. 本研究首次发现鱼类的间隔区碱基组成明显高于18S、5.8S基因片段；在18S（7种）和28S（5种）中均存在重组子，而间隔子的重组现象极少，仅在木叶鲽、黑鳃舌鳎ITS1和桑给巴尔舌的ITS2中发现。根据判断假基因的特征标准，推断有13、4、12、11和7种鱼类分别在18S、5.8S、28S、ITS1和ITS2序列中存在假基因。明确了18S、5.8S和28S基因序列有46、55和30种鱼类为协同进化，20、11和20种鱼类为非协同进化；相对基因序列间隔区的非协同进化现象则更明显，ITS1和ITS2有6和14种为协同进化，60和52种为非协同进化。. 以鲹系为外类群，以18S、18S-ITS1-5.8S、18S-ITS1-5.8S-ITS2-5.8S各片段的长短序列组合构建了鲽形目鱼类的最大似然系统树。结果表明，18S长片段、18S-ITS1-5.8S的短片段和18S-ITS1-5.8S-ITS2-28S的长短片段在科水平上有较好的适用性，18S-ITS1-5.8S和18S-ITS1-5.8S-ITS2-28S的长片段在属级水平上也有较好的适合性。. 该研究揭示了鲽形目鱼类各科的系统关系，明确了该类群在高阶元的分类关系。与形态及线粒体的比较结果，核糖体分子系统树支持形态及线粒体中鲽科、牙鲆科、舌鳎科以及鳎科鱼类的系统关系的结果，其余科的关系则存在不同，核糖体研究结果提供了其他两种分子不同的系统信息。. 该项目首次系统的研究了鲽形目鱼类的核糖体基因特征及在系统演化中的应用，填补了目前国内外系统的对鱼类核糖体研究的空白，对今后在鱼类系统中的应用提供了重要的科学依据。