尖头鱥种群遗传多样性偏低时的近交回避机制研究

The study of inbreeding avoidance has drawn worldwide attention. Inbreeding avoidance behaviors could be detected in most isolated species or populations. Previous research demonstrated that many populations were isolated and some of them showed very low genetic variation in Rhynchocypris oxycephalus. However, these populations still keep moderate population size with high reproductive success and few inbred offspring was detected. Therefore, R. oxycephalus is a good material to investigate inbreeding avoidance. In this project, inbreeding avoidance in R. oxycephalus will be studied when the population genetic diversity is low combining the methods of fish biology, fish behavior and molecular biology techniques. Our detailed aims include: 1) analyzing the breeding mating system and calculating the variation of individual reproductive success based on the microsatellite DNA and SNP; 2) conducting behavioral experiments to detect the mechanisms of kin recognition, and test the hypothesis that whether R. oxycephalus prefer to mate with the unrelated individuals, and whether they prefer to mate with the genetically dissimilar individuals based on the allele of MHC genes; 3) investigating the ecological mechanisms of inbreeding avoidance in R. oxycephalus by observation on the development of ovary and testis. This project will provide research data and examples of inbreeding avoidance for fish, and be helpful to the fish conservation.

近交回避研究已成为行为生态学中的热门课题之一。自然条件下被隔离的生物可以采取多种行为方式来实现近交回避。尖头鱥不同地理种群显著隔离，部分种群遗传多样性水平极低，但种群内的近交比例却很低，同时这些种群具有很高的繁殖成功率，是研究近交回避的良好材料。本项目拟采用鱼类生物学、行为学和分子生物学的方法对尖头鱥种群遗传多样性偏低时的多种近交回避机制进行研究。主要研究内容包括：基于微卫星DNA、SNP数据，利用亲子、同胞分析等研究尖头鱥的交配系统，推算个体间的繁殖成功率差异；设计行为学实验确定尖头鱥的亲缘识别机制，检验交配时是否更偏好选择亲缘关系远的个体，是否存在基于MHC基因的亲缘识别，更偏好与遗传差异大的个体进行交配；通过卵母细胞和精巢细胞的发育时相，确认雌雄性腺发育是否非同步来研究尖头鱥近交回避的生态机制。该项目的研究将为鱼类多样化的交配系统及近交回避策略提供资料和例证，从而为鱼类保护提供指导。

近交回避是行为生态学中的热门课题之一。自然条件下被隔离的生物可以采取多种行为方式来实现近交回避。尖头鱥不同地理种群显著隔离，部分种群遗传多样性水平极低，但种群内的近交比例却很低，同时这些种群具有很高的繁殖成功率，是研究近交回避的良好材料。本项目基于微卫星DNA数据，利用个体亲缘关系分析确定了尖头鱥采取的是多对多的混交制交配系统，且不同地理种群的繁殖成功率存在差异，有些种群采取的是彩票中奖式繁殖策略，也有些种群采取的是均匀繁殖策略。稀有鮈鲫成鱼和幼鱼均表现出了一定的亲缘识别能力，获得了尖头鱥和稀有鮈鲫MHC基因部分cDNA序列。确认了尖头鱥雌雄性腺存在非同步发育，降低了近交繁殖概率，是近交回避的一种有效方法。同时，分析了尖头鱥不同地理种群的遗传多样性，鄂西地区不同地理种群存在显著的遗传分化，且与地理距离显著相关；构建了尖头鱥的分子系统发育树；基于形态特征、基因序列变异及气候生态位分析确定了赤水河流域的尖头鱥是来自东北地区的外来种，且能很好地适应赤水河的生态环境。该项目的研究为鱼类多样化的交配系统及近交回避策略提供了资料和例证，从而为鱼类保护提供指导。