鮡科鱼类系统发育、生物地理和特征演化研究

The largest catfish family in Asia, Sisoridae, is a small-sized group inhabiting in hill-streams or fast-flowing rivers, with more than 200 species widely distributing in the drainages south of Qinghai-Tibet Plateau. There are some low movable but sympatric genera in this family which providing a nice group in studying the history of river changes following the uplift of Qinghai-Tibet Plateau. The diversity of body shape and other typical characters make the study of character evolution to this group is also meaningful, which can contribute to understand the morphological adaptation of animal under the conditions of environmental changes and speciation. As a result of limited samples in the previous studies, the phylogenetic relationship of Sisoridae is still unclear, especially the status of Erithistidae. This study aims to reconstruct the phylogeny of Sisoridae by broad sampling and multi-genes sequencing, and then to compare the historical biogeography of different monophyletic groups to find the common pattern of river changes, and further trace the ancient morphologic characters to understand the way and rule of character evolution.

鮡科是亚洲鲇形目鱼类中适应山川河流的小型鱼类代表类群，有超过200个物种分布在青藏高原以南的各大水系当中。该科具有多个同域分布的近缘属，且普遍活动能力不强，是研究青藏高原隆升背景下水系演变的良好素材。体型和局部特征丰富的多样化使得对该类群形态特征演化研究极具意义，它有助于我们了解动物在环境改变、物种分化条件下的形态适应过程。过去由于样品不全对于研究的限制，该类群的系统发育关系至今尚不清楚，特别是与骨鮡科的关系至今仍不明确，因而阻碍了其后续研究。本研究拟通过广泛的样品收集和多基因分子标记，重建鮡科鱼类系统发育关系。并结合同域单系群的历史生物地理学，探讨青藏高原隆升下水系演化变迁的共同模式。对多样化的形态特征进行系统重塑，了解鱼类特征演化的方式与规律。

该项目围绕着鮡科鱼类开展了从系统发育、生物地理学到特征演化等多个方面的系统研究。首先，通过大范围样品收集（印度、缅甸、泰国、印度尼西亚、中国等地），我们首次构建了鮡科鱼类目前为止属级覆盖度最全的分子系统发育关系，确定了原本被归入到骨鮡科的鱼类应当回归到鮡科中来，验证了骨鮡族，鮡族和魾族的单系性，但否定了鰋鮡亚科的单系性。这一系统发育关系是整个鮡科各种后续研究的重要前提。其次，同样通过大范围的样品收集，我们对亲激流型的鰋鮡亚科进行了系统生物地理学研究。多样品覆盖度的采样策略使我们的研究揭示出全新的属间关系，并发现石爬鮡属和鮡属均不为单系，鰋鮡鱼类的分化更多的是随着高原隆起水系的变迁而演化。通过分子钟和祖先分布型推算我们较好地重建了西南地区水系演化的复杂历史与青藏高原隆升的联系。再次，基于高通量测序技术，我们首次将鮡科鱼类的表型多样性之一——体型大小进化的问题在转录组层面进行了深入的研究。差异基因比较分析揭示了两个重要生长调节基因（SH2B1和AKT3）在鮡科体型大小进化中可能起到关键作用，同时体型大的巨魾与体型小的同科物种相比，其高表达基因在核糖体合成、丙酮酸代谢以及细胞周期等通路上显著富集。研究中筛选出20个相关的候选基因，将成为日后鮡科鱼类特别是巨魾这种大个体种质资源开发的重要目标。除此之外，本项目还通过整合方法对拟鰋属进行了系统分析，为后续鮡科鱼类分类研究提供了方法上的借鉴。发现和描述了怒江鰋属鱼类一新种——高黎贡鰋。并对中国唯一一个洞穴鮡超科种类的地位进行了重新界定，命名了一新属——原鱼央属。得益于该项目大范围的样品采集活动，让我们同时有机会对某些地区如伊洛瓦底江的鱼类区系和多样性进行了研究，以及发现三个鮡科之外的其他新物种。到目前为止，标注该项目资助号的已发表论文共有8篇，其中SCI论文6篇。另外还有2篇SCI论文在投稿阶段，2篇论文正在写作当中。