南极磷虾的遗传结构和系统地理格局研究

Antarctic krill (Euphausia superba) is a key species in the Antarctic food web and occurs on a circum-continental scale. It has high nutritional and economic values. Recent reports have provided evidence of a possible decline in krill abundance due to fishing pressure and the long-term global warming trend, accentuating the need for scientific management of this important resource. In the present study, mitochondrial DNA COI gene, ND5 gene sequences and microsatellite markers will be used to estimate the genetic diversity, population structure and phylogeographic pattern of Antarctic krill in the Southern Ocean. Also, the influence of environmental factor on the formation, diffusion path, gene flow and phylogeny evolution will be discussed. The results would not only provide scientific information for the management, rational exploitation and application of this species, but also promote the development of molecular phylogenography study in marine organism, and provide reference for marine species that have similar distribution or biological characteristics.

南极磷虾是南大洋食物网中的关键物种，维系南大洋海洋生态平衡，其资源量大，营养丰富，具有广阔的应用前景，然而，对南极磷虾的开发将带来一系列的生态学问题，所以开展科学研究是对其更好的开发和利用的前提和保障。本研究拟采用线粒体DNA COI、ND5基因和微卫星DNA等分子标记，结合环境数据资料，通过同海域不同期样本间以及同期不同海域的样本间遗传结构分析，在时间和空间尺度上解析南极磷虾遗传结构与时间、空间的关系，探讨海洋水文状况和地质构造特征等环境因素对该物种的形成、分布扩散途径以及基因交流的影响，研究结果可为确定南极磷虾管理单元、建立可持续捕捞措施提供基础数据和理论指导；对维系南大洋生态平衡具有重要的意义；同时，可丰富和推动极地海洋生物分子系统地理学研究。

南极磷虾是南大洋食物网中的关键物种，维系南大洋海洋生态平衡，其资源量大，营养丰富，具有广阔的应用前景，然而，对南极磷虾的开发将带来一系列的生态学问题，所以开展科学研究是对其更好的开发和利用的前提和保障。通过本研究1）首次获得了完整的南极磷虾线粒体基因组全序列，并且发现线粒体ND6，ND4和ND2的C端序列可以作为磷虾群体研究的理想标记。2）50种磷虾的种间遗传距离在0.065~0.306之间，其平均值为0.186，种内遗传距离范围在0-0.071之间，其平均值为0.017，种间距离约为种内距离的11倍，根据物种鉴定最小种间遗传距离0.020的观点，COI基因序列间的差异能够很好地区分各磷虾种。基于COI基因分别构建了3种系统进化树：邻接树（NJ），极大似然树（ML）及最大简约树（MP），它们拓扑结构基本一致，均可分为三大支系，假磷虾属均处于系统树的基部，是磷虾目中较早分化出来的一支，而包含种类最多的磷虾属则最后分支出来，表明其为磷虾类中相对较新的一个属。3）共获得24个站点共521个样本的COI基因序列；经序列比对校正分析后，获得COI一致序列长为447bp。结果显示，序列有110个变异位点，总变异为24.6%，共273种单倍型，核苷酸多样性在0.00823~0.01407之间，以q481-606海区群体最高，Q483-1719海区群体最低，平均核苷酸多样性为0.01092。单倍型多样性在0.917~1.000之间，以q483-1518海区群体最高，Q483-1719海区群体最低，平均单倍型多样性为0.09702。南极磷虾ND6基因分别由ATT和TAA起始和终止，碱基组成偏离G，这些都与太平洋磷虾相似；所有统计指标均表明南社德兰群岛地区南极磷虾缺少显著的遗传结构；南极磷虾种群扩张事件可能发生在0.0413百万年前。4）南极磷虾多态微卫星标记的开发较其它种类复杂，多态微卫星的开发成功率较低，目前得到10对多态微卫星引物数据。本研究科为其资源的可持续利用提供科学依据。