2024, Vol. 31 
2. 贵州大学动物科学学院，贵州 贵阳 550000
2. College of Animal Science, Guizhou University, Guiyang 550000, China
苗岭山脉位于中国贵州省中部，是一条重要的山脉。东起黔东南苗族侗族自治州雷山县境内的雷公山，向西延伸至六盘水市六枝特区境内的老王山，其地理位置大致为北纬25°42′~26°38′，东经105°95′~108°40′，总长度约为300 km。古苗岭东段起源于早更新世，全新世完全形成[1]，是贵州境内长江水系与珠江水系的自然分水岭，山脉北坡的河流主要流入长江，而南坡的河流则主要流入珠江。苗岭山脉拥有丰富的生物多样性和独特的生态环境，是多种野生动植物的栖息地，包括斑鳜、中国大鲵(Andrias davidianus)、尾斑瘰螈(Paramesotriton caudopunctatus)、虎尾藓属(Hedwigia)、气藓属(Aerobryum)等多种动植物[2-4]。面对日益严峻的环境问题，保护苗岭山脉的生态环境和生物多样性至关重要。
斑鳜(Siniperca scherzeri)是鳜属(Siniperca)中源于中新世最先分化出来的物种[5-7]，因体表遍布大黑斑或古铜钱状斑而得名，广布于越南、中国和朝鲜半岛，横跨古北区和东洋区的广大水域[8-9]，是东亚特有的名贵鱼类，也是鱼类遗传结构及多样性研究的良好素材。中国在斑鳜的物种分类、系统发育、种群遗传结构及其多样性等方面取得了卓越的成果[5-6,8-14]，揭示斑鳜物种具有丰富的遗传多样性，同时地理隔离的种群间存在显著的遗传差异[10-14]。苗岭山区斑鳜资源分布广泛，覆盖长江流域的赤水河-綦江水系、乌江水系和沅江水系，珠江流域的柳江水系和红水河水系[15-19]，因无人工养殖干扰，种质资源保存完好，但其遗传背景研究严重滞后。
本研究以苗岭北部武陵山西侧的乌江，东侧的沅水上游松桃河、锦江、潕阳河和清水江，南部柳江上游的都柳江和支流龙江上源樟江等7条河流野生斑鳜为对象，运用进化速率快的mtDNA D-Loop测序技术检测其遗传多样性及其分化，探讨各河流水系种群的遗传变异和种群动态，从分子水平揭示苗岭山区野生斑鳜的种质特性、遗传多样性及分布格局，丰富两江上游野生斑鳜种群的遗传背景资料，以期为物种的保护和优良种质资源挖掘利用提供理论依据。
1 材料与方法 1.1 样品采集野生斑鳜采自思南、松桃、铜仁、青溪、下司、剑河、锦屏、三都、从江和荔波10个站点。涉及柳江、沅江、乌江3个水系，采样站点、样本量和河流水系等详细情况见图1和表1。活鱼样品现场测定体长和体重，取背部肌肉3~5 g于无水乙醇试管中，放入−80 ℃冰箱中保存。活鱼取样后编号浸泡于5%甲醛溶液中用于形态学研究。
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图1 斑鳜种群的采样点 Fig. 1 Sampling locations of Siniperca scherzeri populations |
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表1 斑鳜种群采样地、尾数、体长和体重 Tab. 1 Sampling locations, numbers, standard length and body weight of Siniperca scherzeri populations |
采用DNA提取试剂盒(北京天根生物技术有限公司)提取肌肉中的总DNA，按操作说明书步骤操作。
将提取的DNA样品充分混匀后，吸取1.0 μL DNA样品置于微量紫外分光光度计上，观察其260/280 nm和260/230 nm处的比值并检测浓度和OD值。取5 μL DNA样品与3 μL上样缓冲液(1.5 μL 6×loading buffer)充分混匀后进行1.0%琼脂糖凝胶电泳(电压：110 V，时间：20~30 min)，利用凝胶成像系统检测其完整性。将提取的DNA置于−20 ℃保存，备用。
1.3 PCR扩增与测序参考Lee等[20]的引物设计，上游引物为：5ʹ−ATTCCACCTCTAACTCCCAAAGCTAG−3ʹ，下游为：5ʹ-CGTCGGATCCCATCTTCAGTGTTATGCTT-3ʹ。由上海生物工程股份有限公司合成。
PCR反应体系为25 μL：模板DNA, 2 μL; 1×Taq PCR Master Mix, 15 μL；上、下游引物分别为1 μL；剩余体积用双蒸水补齐。PCR扩增条件：94 ℃预变性3 min, 94 ℃变性40 s, 58.6 ℃退火40 s, 72 ℃延伸50 s, 35个循环，终72 ℃延伸7 min, 4 ℃保存。PCR扩增产物用1.2%的琼脂糖凝胶检测，将目的条带清晰、单一明亮的样品送至生工生物工程(上海)股份有限公司双向测序。
1.4 数据处理利用DNAStar 4.50.3软件包中的SeqMan做上下游拼接，手动校正并去掉两端引物及部分序列。参考斑鳜序列(accession number: AP014527和EU659701)比对，保留845 bp长度。
采用DnaSP 5.10软件计算种群的多态位点数(P)、单倍型数(H)、单倍型多样性(h)和核苷酸多样性(π)，定义的单倍型利用Network 5.0.0.3软件以中介邻接网络算法(median-joining networks, MJ)按照比例绘制网络图。运用Mega 6.06计算Kimura 2-parameter遗传距离(D)，以邻接法构建的系统进化树置信程度保留大于或等于50%。
运用Arlequin 3.5进行种群分子遗传变异分析(analysis of molecular variance, AMOVA)和种群间遗传分化指数(Fst)计算。计算基因流(Nm)公式如下：
N m≈(1-Fst)/(4Fst)
利用Arlequin 3.5计算Tajimas D和Fus Fs值，判断种群动态。
通过计算Tau (τ值)得到种群扩张时间T [21]，计算公式如下：
u=μk
τ=2ut
T=t×代时
式中，斑鳜的代时数取3; k为基因序列长度；μ为鱼类mtDNA D-Loop基因的变异速率，按每百万年3.6%计[22]。
2 结果与分析 2.1 斑鳜的D-Loop区序列变异及单倍型分布7个种群的365条控制区序列共检测出57个多态位点(单一多态位点7个，简约信息位点50个)，无碱基的缺失/插入，碱基的转换/颠换比值为7.44。定义56个单倍型(GenBank收录号：MK424055~MK424110)，各种群的单倍型数量及其分布情况见表2。
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表2 7个斑鳜种群单倍型分布情况 Tab. 2 Distribution of haplotypes in the seven populations of Siniperca scherzeri |
单倍型数最多是QSJ (27)、JJ (24)和WJ (22)，其次是WY (12)和STH (13), DLJ和ZJ 2个种群最少。YJS拥有的单倍型数(49)远高于WJS (22)和LJS (2)。
Hap3是唯一在三水系跨界分布的高频单倍型(29.59%)，也是LJS主体单倍型(94/95)，拥有个体数(94)远高于YJS (11)和WJS (3); Hap1为第二高频率(10.96%)的单倍型，分布于YJS和WJS的5个种群中；第三位的hap7与hap1共同组成QS的优势单倍型；第四位的hap8是WY优势单倍型；剩余3个种群的单倍型分布分散，主体单倍型不明显。LJS只有1个共享的高频单倍型和1个私有的低频单倍型；YJS的4个种群间有20个单倍型交叉分布，有29个私有单倍型；WJS与YJS有16个单倍型共享，私有单倍型6个。
2.2 斑鳜单倍型的系统发育树和简约网络图以花鲈(Lateolabrax japonicus) HM447587、鳜科(Sinipercidae)少鳞鳜属(Coreoperca)和鳜属(Siniperca) 8种鱼(GenBank号见图2)为外群，与本研究的56个单倍型比对并保留866 sites，构建NJ系统树(图2)。
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图2 斑鳜单倍型的NJ系统发育树（SBL=93.5） Fig. 2 Neighbor joining tree based on the haplotypes of Siniperca kneri (SBL=93.5) |
图2 的NJ系统聚类显示，鳜科鱼类分为少鳞鳜属(Coreoperca)和鳜属(Siniperca) 2个独立的类群，这表示在系统进化上，这两个属之间的遗传差异相对较大，因此它们被分为不同的类群。进一步地，斑鳜的所有单倍型在鳜属中又单独聚为一支(红色)，这表示斑鳜在鳜属中具有独特的遗传特征，与鳜属中的其他物种相比，其遗传差异较为明显。除锦江的hap53和hap54以支持度聚为谱系A (紫色分支，Lineage A)外，其余54个单倍型聚在一起(蓝色分支，Lineage B)。这表示hap53和hap54两个单倍型在遗传上与其他的单倍型有较大的差异，因此它们被单独分为一个谱系；而其他54个单倍型大致尚可分为4个支系，但支持度低于95，结合神经网络图确认其遗传差异。
利用软件Network 5.0.1.0按照单倍型频率绘制出的神经网络图见图3。
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图3 基于Network软件的斑鳜单倍型简约网络图每一个圆圈代表1个单倍型，圆圈大小代表单倍型的频率，红色的方圈节点(mv，单倍型间假定的突变步骤)代表理论分析出的、取样中未发现或已灭绝的单倍型；圈间的每一连线代表一次突变，每一种颜色代表1个种群，每个圆圈中单倍型颜色组成比例由其所代表的各个种群个体数比例决定. ZJ：漳江，QS：清水江，JJ：锦江，WJ：乌江，DLJ：都柳江，WY：舞阳河，ST：松桃河. Fig. 3 Median-joining networks of haplotypes from Siniperca scherzeri by NETWORK programEach circle represents a haplotype, and its size is proportional to its total frequency. The red circle node (mv, assumed mutation steps between haplotypes) represent haplotypes which were drawn from theoretical analysis, not found during the sampling or the missing intermediate haplotypes. Every line between the circles represents one mutation, and each color represents one population. The proportion of every haplotype color composition in each circle is determined by the proportion of individuals in each population it represents. ZJ: Zhangjiang River, QS: Qingshuijiang River, JJ: Jinjiang River, WJ: Wujiang River, DLJ: Duliujiang River, WY: Wuyang River, ST: Songtao River. |
图3 中的神经网络图被分为5个区域(A、B、C、D、E)。A区由hap53和hap54构成，对应图2中的Lineage A，意味着在系统进化上，Lineage A与由hap53和hap54定义的A区有密切关系。此外，A区与其他4个区的突变步骤较长，意味着A区在进化上与其他区域有明显的差异；B、C、D、E 4个区域对应图2中Lineage B的4个分枝，表示Lineage B可能是一个更为复杂、多样化的进化线系，分为4个不同的分枝。在苗岭北部的YJS和WJS的5个种群中，单倍型在B、C、D和E这4个区呈现交叉分布，没有固定的规律，表明这些种群的单倍型分布较为广泛和复杂，没有明显的地理分布格局。在苗岭南部的LJS的ZJ和DLJ两个种群中，单倍型局限在C区，表示这两个种群的单倍型分布相对集中，与其他区域的单倍型差异较大。此外，只有DLJ衍生出了1个私有单倍型hap14，这意味着这个单倍型是DLJ种群特有的，与其他种群没有共享。这可能是由于DLJ种群在进化过程中经历了一些独特的遗传事件，导致其单倍型具有独特性。苗岭北部的种群单倍型分布广泛且混乱，而南部的种群单倍型分布相对集中且具有特异性。
2.3 斑鳜的遗传多样性3水系7条河流斑鳜种群的多态位点数(P)、单倍型数(H)、单倍型多样性(h)和核苷酸多样性(π)统计于表3中。
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表3 斑鳜种群的遗传多样性指数 Tab. 3 Gene diversity indexes of Siniperca scherzeri populations |
表3 显示，苗岭斑鳜整个种群的单倍型多样性为h=0.887，核苷酸多样性为π=0.00746，而北面长江流域5个种群的遗传多样性指数远高于南面珠江流域2个种群。
7个种群中，WJ有最高的单倍型多样性(h=0.972)，而JJ有最高的核苷酸多样性(π=0.01036), ZJ和DLJ的遗传多样性最低。3水系中，以WJS遗传多样性最丰富，其次是YJS, LJS的遗传多样性最低。
2.4 斑鳜种群的遗传变异及其分化3水系7条河流的斑鳜种群内和种群间遗传距离见表4。
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表4 斑鳜种群的遗传距离 Tab. 4 Genetic distance among the populations of Siniperca scherzeri |
种群内，以JJ和WJ遗传距离最大，其遗传变异程度也最大，其次是QS、WY和ST, DLJ和ZJ 2个种群的遗传距离值接近0，种群内个体间趋于同质化，几乎无变异。
种群间，以JJ与QS、WY、ST和WJ间距离相差较大(0.0093~0.0101)，其亲缘关系也最远，ZJ和DLJ间差值最低(接近0)，亲缘关系最近，其余种群间的遗传差异程度相当。水系间，以LJS和YJS间关系最近，YJS和WJS关系最远。
把7个种群分成3组(groups)：第1组含ZJ和DLJ2个种群，第2组含QS、WY、JJ和ST这4个种群，第3组为WJ种群，分别代表柳江水系、沅江水系和乌江水系，运用Arlequin 3.5进行AMOVA分析，结果见表5。
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表5 斑鳜种群的分子方差分析 Tab. 5 AMOVA analysis of whole Siniperca scherzeris populations |
AMOVA结果显示，水系间的变异占总变异的26.13%，水系内种群间为3.17%，种群内个体间为70.70%。如果按河流分7组，种群间占27.66% (Fst=0.2766, P-value=0.0000)，种群内占72.34%。上述结果说明水系间和种群内个体间占有较高变异水平，其中种群内部遗传变异成分最高，揭示苗岭斑鳜种群遗传变异主要来自种群内部分化和水系间的地理隔离。
各河流和水系的斑鳜种群间遗传分化指数(Fst)和基因流(Nm)见表6。
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表6 斑鳜种群间的遗传分化系数和基因流 Tab. 6 Fst values and Nm values between the populations of Siniperca scherzeri |
依据Fst/Nm值大小分级解释[23-24]，表6中苗岭南部ZJ-DLJ间无遗传分化，而它们与北部5个种群间存在高度的遗传分化和严重的基因交流阻隔，种群间核苷酸歧义度(nucleotide ambiguity, Dxy)分别为0.00674~0.00809和0.00676~0.00811，对应分化时间为18.7万~22.5万年和18.8万~22.5万年，发生在中更新世晚期。长江流域的5个种群间，除JJ-WY和JJ-ST间有轻度分化外，其余种群间不存在遗传分化和基因隔离。3水系间，YJS-WJS间的斑鳜基因交流畅通，无分化，而它们与LJS斑鳜之间无基因交流，存在高度的遗传分化，LJS-YJS的Dxy=0.0073, LJS-WJS的Dxy=0.0081，对应分化时间是20.3万年和22.5万年，分化时间与上述大体一致。
2.5 斑鳜的种群动态Arlequin 3.5计算各种群的DT和Fu’s Fs值，结果见表7。
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表7 斑鳜种群的中性检验 Tab. 7 Neutrality test of Siniperca scherzeri populations |
7个种群中，因ZJ无突变位点，无法判断其种群动态，只有DLJ和WJ的Fus Fs呈显著的负值，突破中性突变平衡，且碱基岐点分布图呈单峰分布(图4)，表明有种群扩张可能[25-27]。LJS、YJS、WJS和苗岭斑鳜整体也存在种群扩张。LJS较少的变异位点，极低的单倍型多样性和核苷酸多样性，信息量少，种群扩张不予采纳。YJS中4个种群单独分析未见扩张史，而合为整体却发生扩张事件，可能是中间单倍型过多缺失造成各种群在单独中性检验时不显著[28]。
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图4 斑鳜种群核苷酸不配对分析a. 柳江种群核苷酸不配对分析. b. 思南种群核苷酸不配对分析. c. 沅江水系上游种群核苷酸不配对分析. d. 斑鳜全部个体核苷酸不配对分析. Fig. 4 Mismatch-distribution analysis of Siniperca scherzeri populationsa. Mismatch-distribution analysis of Liujiang River. b. Mismatch-distribution analysis of Sinan River. c. Mismatch-distribution analysis of the upper reaches of Yuanjiang system, d. Mismatch-distribution analysis of the whole Siniperca scherzeris. |
通过计算，WJS的种群扩张时间为37.7万年，YJS的种群扩张时间为32.4万年，整个斑鳜种群扩张时间为40.0万年，发生在中更新世早中期。
3 讨论 3.1 苗岭山区斑鳜种群遗传的多样性和差异性本研究采样点为10个，样本数365尾，涉及3水系7条河流，覆盖苗岭东段两侧的长江流域和珠江流域，是贵州斑鳜资源最富集的区域，样品代表性强，加之贵州无斑鳜养殖利用情况，其结果可以反映该区野生斑鳜遗传背景真实情况。
单倍型多样性指数(h)和核苷酸多样性指数(π)是衡量一个物种遗传多样性的重要指标[29]。在本研究中，苗岭斑鳜种群mtDNA D-Loop的h=0.88680>0.5和π=0.00750>0.005，呈现丰富的遗传多样性[30]，但其两侧的种群却明显不同。南面柳江水系2个种群的h=0.00000和0.03130<0.5, π=0.0000和0.00004<0.005，其遗传多样性贫乏，在柳江融水段，对斑鳜[10]、三江段的鳜[31]、都柳江段斑鳠和粗唇鮠[32-33]也有同样报道，提示该地区的鱼类遗传多样性相对匮乏。都柳江的渔业资源出现过度捕捞利用现象[19,32-34]，樟江为柳江左岸龙江上游河源段，地处中国西南地区喀斯特岩溶发育的峰丛洼地地貌腹地荔波县，生态环境脆弱[35]。遗传多样性是物种在生活环境中长期适应的结果，因过度捕捞、栖息环境改变、选择等可导致其多样性下降[36]。综合来看，两条河流区域地质稳定性差，水体流量较小，环境条件相对闭塞和恶劣，加之过度捕捞，使种群规模变小。从两个种群单一的单倍型组成及简单的神经网络单倍型分布图，低遗传分化和多样性指数，可推测都柳江和樟江种群属于古老的祖先群体，处于瓶颈效应或奠基者效应期。因缺少与其他种群的基因交流，在狭小范围和有限种群规模下，遭遇近交衰退效应[30]，使大量遗传变异丢失，只留下少量特定基因型，种群内个体间均质化严重，遗传多样性极低。一般情况下，物种多样性水平越高，适应新的生存环境和抵御灾害的能力也越强；反之就越弱[37]。目前，柳江水系两个种群遗传多样性匮乏，种群规模小，资源状况堪忧，如果遭遇环境突变或人为过度利用将威胁种群的生存。
北面武陵山区乌江水系和沅江水系的5个种群则为高单倍型多样性(h=0.8350~0.9720)和高核苷酸多样性(π=0.0065~0.0104)，呈现丰富的遗传多样性。乌江位于苗岭北面武陵山西侧，系苗岭第一大河，长江上游南岸最大支流，流域面积87920 km2，全长1037 km，流域内支流众多，水系发达，水量充沛，属典型山区性河流，思南以下至重庆涪陵的下游河流落差减小，峡谷与宽谷相间[38]。沅江位于武陵山东侧广大区域，系长江中游洞庭湖重要支流，地处贵州高原向湘西低山丘陵过渡地带，流域面积89163 km2，全长1022 km。干流上游的清水江为苗岭第二大河，松桃河、锦江和潕阳河是其左岸酉水、辰水、潕水等支流组成部分，沅江水系纵横交错，生境多样，水流相对较为平缓，不乏缓流的渊、潭，气候温暖湿润，是苗岭河网密度最大的区域[38]。该区域河流生境多样，环境良好，与支流交融贯通，渔业资源丰富，为斑鳜种群发展与进化提供良好的条件。5个种群拥有丰富的单倍型数、多态位点数和较大的遗传变异，表现出高单倍型多样性和高核苷酸多样性，遗传进化潜力大，说明其种群规模较为庞大[30]，积累了较高的遗传变异，遗传多样性十分丰富。
3.2 苗岭山区斑鳜种群的遗传变异及遗传分化长江和珠江的鱼类基因单倍型跨水系分布情况，在黄颡鱼、草鱼和大眼华鳊中均有过报道[39-41]。周文漪[14]和本研究也同样发现斑鳜单倍型存在跨水系分布。前人解释为两种原因：一是第四纪两江互为连通；二是人为因素迁入引起的[42]。关于苗岭两侧共享的单倍型(hap3)来源，本研究支持前一种说法。原因有3个：首先，只有1个单一的母系祖先单倍型鱼进入柳江的可能性极低，况且沅江和乌江该单倍型频率极低(11/365, 3/365)。其次是分布和采样，柳江与历史上灵渠连通的湘江和漓江相隔较远，与乌江就更远。采样上，都柳江样品来自上游三都和下游从江，全部收自渔民的野生活鱼，樟江样品于2015年和2017年两次采自当地渔民。最后，从hap3频率(29.59%)、系统发育图和神经网络图，都支持hap3应属古老的母系祖先起源类群。
苗岭两侧的斑鳜种群，因共享相同的母系起源，它们之间的遗传距离极小，仅为0.0000~0.0101，这使得它们仍被视为同一物种下的不同地理种群[43-44]。目前地理阻隔尚未导致显著的物种分化，AMOVA分析结果显示，种群间仅存在3.17%的遗传变异。因此，在斑鳜种群间，缺乏明显的地理结构和谱系发育关系。有研究者推测，鳜类的祖先可能起源于中国南方地区[7]，而斑鳜作为鳜属中最早分化出来的种类[6]，意味着苗岭山区极有可能是斑鳜的发源地之一。在早更新世时期，湘黔与黔桂两大低山-丘陵区域曾经相连形成一个整体[1]，斑鳜可能曾在这片相连的区域内共同生活。但随后因地质构造的变化和水系的隔离，它们在不同河流水系中的进化速度出现差异，尽管如此，它们的母系祖先单倍型仍然得以保留至今。
虽然各河流或水系的种群间遗传变异不大，仍处于种群内变动范围，但Fst和Nm在种群间的遗传结构表现却极大不同。
首先是柳江两个种群间的Fst和Nm都小于0，表明二者无遗传分化。都柳江和樟江为柳江上游和支流上源，虽然地理邻近，但由于生境差异和环境隔离，其鱼类区系明显不同[1]。樟江为南亚亚区的云贵高原东部鱼类区系组成[45]，而都柳江属南东亚亚区华南小区[19]。两条河流存在鱼类区系差异和水系阻隔，但斑鳜种群间的Fst和Nm这2个参数结果支持它们同属一个随机交流的群体。然而细致比较其单一的单倍型组成、极低的多态位点数和遗传多样性指数，以及与西江干流斑鳜高的单倍型多样度差别[13-14]，推测可能是同一个祖先的2个古老的种群因地理隔离和近交衰退效应，处于突变-漂变平衡作用中，导致大量的遗传变异丢失而无法积累，始终保持祖先特定基因型和原始的遗传结构，进而无法引发遗传分化。
其次是苗岭北侧武陵山区5个种群，除JJ-WY和JJ-ST间的0.05<Fst<0.15和1<Nm<4，种群间基因流已不足以抵消遗传漂变，存在轻度分化外，其余种群间无分化(Fst<0.05, Nm>4)，属1个有效群体。武陵山区位于湘、黔、川、鄂4省交界处，是连接洞庭湖盆地和贵州高原的过渡区。武陵山脉为长江上游支流乌江和清江与中游支流澧水和沅水的动物地理区界线[38], 4条水系处于长江上、中游的结合区。Cao等[13]结果表明清江恩施和沅江麻阳两个斑鳜种群间无分化。本研究运用进化速率更快的mtDNA D-Loop同样检测到本区WJS与YJS间无分化。乌江虽然最终注入长江上游，但中下游流向出现重大转折，中游的干流及支流与沅江水系的潕阳河和锦江之间有武陵山脉相隔，地理位置十分邻近。代应贵等[17,46]在对石阡河和梵净山邻近河流鱼类资源调查时发现，该区域鱼类存在分布上基因交流和跨水系分布情况。本研究从分子水平证实两水系斑鳜种群间地理隔离没有阻碍其基因交流，推测两水系历史上存在连通交融，但也不能排除因斑鳜群体数量庞大、流动性强，通过长江干流进行自由基因交流的可能。
最后是苗岭两侧斑鳜种群间存在显著的遗传分化和基因交流障碍。苗岭北部两个水系，由于水体大，生境多样，河流融会贯通，环境条件良好，为斑鳜种群遗传变异提供了充足条件，变异速度更快，祖先单倍型(hap3)减少，产生更多新单倍型，积累了丰富的遗传变异，加剧了与苗岭南部斑鳜间分化。两侧河流或水系的种群间对应分化时间为18.7万~22.5万年，发生在中更新世晚期(0.206~0.276 Ma)，晚于苗岭形成的早更新世[47]。另外，分子方差也揭示，苗岭斑鳜的遗传变异除种群内部分化外，水系间的地理隔离也很重要。
上述结果表明，历史上苗岭两侧的斑鳜最初很可能是同属于一个群体的。然而，随着时间的推移，苗岭的形成为斑鳜形成了天然的地理屏障。这种地理隔离以及生境的变迁对苗岭两侧斑鳜种群的遗传结构产生了深远影响，最终导致了以苗岭为界，南北两个遗传分化明显的地理种群的形成。
3.3 苗岭山区斑鳜的种群动态苗岭7个斑鳜种群中，因樟江和都柳江突变位点极少，无法判断其种群动态，只有沅江水系、乌江水系的斑鳜存在种群扩张。扩张时间分别为32.4万、37.7万，整个斑鳜种群扩张时间为40.0万年，发生在中更新世早中期。
柳江水系、沅江水系和乌江水系现今是相互隔离的水体，却有着相同的单倍型(hap3)，这一事实有力证明了这3个水系曾经存在着紧密的联系。鳜属作为我国江河重要的鱼类，拥有悠久的历史，属于老第三纪鱼类[48]。据研究，斑鳜大约在中新世中期从鳜属中率先分化出来[6]。上新世时期，中国东部的现代鱼类区系已初步形成，而斑鳜很可能是其中的关键成员。如今，斑鳜广泛分布于越南、中国和朝鲜等地，这暗示着在历史上它曾经历过大规模的扩张和迁徙。新第三纪后期，全球气温骤降，中国北部地区变得干燥寒冷，导致包括斑鳜在内的淡水鱼类退缩至我国东南部的一些局部水体中，从而得以保存[49]。自第四纪以来，多次间冰期的交替对鱼类的演化、扩散和分布格局产生了深远的影响[50-51]。同时，由于青藏高原的大幅抬升，苗岭地区的地势也自东向西逐渐隆升，在早更新世晚期形成了南北向和东西向的两个三级阶梯地面的雏形，使得湘黔与黔桂两个低山-丘陵区连接成为一个整体[1]。中更新世中晚期的间冰期，气候湿热，降雨丰沛，地表地下径流大，森林植被繁茂，为鱼类向外扩散创造极佳条件，推测斑鳜向南扩散进入苗岭山区河流水系。随后苗岭地势继续抬升，东南部湘黔和黔桂两个低山-丘陵独立，中部缓慢隆升，伴随地势掀斜隆升和河流溯源侵蚀作用加强，苗岭形成独立单元。自此，苗岭两侧各河流水系斑鳜种群因地理阻隔和生境差异，沿不同的方向发展进化，并造就如今这种以苗岭为界南北分化种群内变异的遗传结构。
3.4 苗岭山区斑鳜的保护据文献报道，苗岭山区鳜类有9种[鳜(S. chuatsi)、大眼鳜(S. kneri)、斑鳜(S. scherzeri)、波纹鳜(S. undulata)、暗鳜(S. obscura)、麻鳜(S. fortis)、长身鳜(S. roulei)、中国少鳞鳜(Coreoperca whiteheadi)和漓江少鳞鳜(Coreoperca Loona)]。其中，斑鳜广泛分布于区内赤水河，乌江，沅江上游的清水江、锦江、松桃河和潕阳河以及西江的红水河、樟江(也称打狗河)和都柳江，以清水江和都柳江的资源最为丰富[19,44]，但过度捕捞、水利工程和环境污染对其威胁较大。长此以往，势必会影响其种质质量和生存。
物种抵御不良环境的能力及其遗传进化潜力不仅依靠种群内遗传变异的大小，也依赖于遗传变异的种群结构[52]。通过对种群遗传多样性及其遗传变异的研究，并阐明其遗传结构，揭示物种遗传多样性现状及形成机制，可为资源管理中遗传多样性保护提供理论依据。制定物种保护策略与保护计划的关键是确定需要优先保护的类群或谱系，进化显著单位(evolutionarily significant unit, ESUs)是国际上认可的生物保护中的基本单元[53]，如果一个种群与种内其他谱系长久没有基因交流，可将其视为一个ESUs[54]。
苗岭斑鳜种群整体遗传多样性丰富，但两侧地理种群间存在基因交流阻隔和显著遗传分化，加之南部柳江水系两个种群保留祖先的遗传结构，遗传多样性贫乏，面临生存危机，可视为1个ESU单元加以界定，北部乌江水系和沅江水系5个斑鳜种群属于一个有效群体。考虑斑鳜物种遗传多样性现状，以及沅江水系斑鳜丰富的多态位点数、单倍型数和遗传多样性，建议渔业部门在沅江上游设立斑鳜种质资源保护区。
| [1] |
Zhou Q Y, Chen P Y. Lithofacies change and palaeogeographical evolution during late Cenozoic in Guizhou and its vicinity[J]. Guizhou Geology, 1993, 10(3): 201-207. [周启永，陈佩英. 贵州及邻区晚新生代岩相古地理演化[J]. 贵州地质，1993, 10(3): 201-207.].》Google Scholar
|
| [2] |
Dai Y G, Chen Y F. Fish fauna and its ecological types of Qingshui River in Guizhou Province, Southwest China[J]. Chinese Journal of Ecology, 2007, 26(5): 682-687. [代应贵，陈毅峰. 清水江鱼类区系及生态类型[J]. 生态学杂志，2007, 26(5): 682-687.].》Google Scholar
|
| [3] |
Yuan Z Y, Zhou W W, Chen X, et al. Spatiotemporal diversification of the true frogs (genus Rana): A historical framework for a widely studied group of model organisms[J]. Systematic Biology, 2016, 65(5): 824-842..》Google Scholar
|
| [4] |
Zhou S Q. Study on species diversity of bryophytes on the south slope of Miaoling, Guizhou[D]. Guiyang: Guizhou University, 2015. [周书芹. 贵州苗岭南坡苔藓植物物种多样性研究[D]. 贵阳：贵州大学，2015.].》Google Scholar
|
| [5] |
Li C H, Ortí G, Zhao J L. The phylogenetic placement of sinipercid fishes (“Perciformes”) revealed by 11 nuclear loci[J]. Molecular Phylogenetics and Evolution, 2010, 56(3): 1096-1104..》Google Scholar
|
| [6] |
Song S L, Zhao J L, Li C H. Species delimitation and phylogenetic reconstruction of the sinipercids (Perciformes: Sinipercidae) based on target enrichment of thousands of nuclear coding sequences[J]. Molecular Phylogenetics and Evolution, 2017, 111: 44-55..》Google Scholar
|
| [7] |
Song S L. Species delimitation, phylogenetics and biogeography of the sinipercids and population genetic and evolution history of the genus, Coreoperca[D]. Shanghai: Shanghai Ocean University, 2017. [宋书莉. 鳜类的物种界定、系统发育和生物地理以及少鳞鳜属群体遗传现状和演化过程的研究[D]. 上海：上海海洋大学，2017.].》Google Scholar
|
| [8] |
Zhou C W, Yang Q, Cai D L. On the classification and distribution of the Sinipercinae fishes (Family Serranidae)[J]. Zoological Research, 1988, 9(2): 113-125. [周才武，杨青，蔡德霖. 鳜亚科Sinipercinae鱼类的分类整理和地理分布[J]. 动物学研究，1988, 9(2): 113-125.].》Google Scholar
|
| [9] |
Li S Z. Geographical distribution of the Sinipercine fishes[J]. Chinese Journal of Zoology, 1991, 26(4): 40-44. [李思忠. 鳜亚科鱼类地理分布的研究[J]. 动物学杂志，1991, 26(4): 40-44.].》Google Scholar
|
| [10] |
Wang W W, Zhao J L, Li S F. Genetic variation of the mitochondrial DNA control region among 5 populations of Siniperca scherzeri steindachner in China[J]. Journal of Shanghai Fisheries University, 2006, 15(4): 398-402. [王伟伟，赵金良，李思发. 我国斑鳜不同种群mtDNA控制区序列的遗传变异[J]. 上海水产大学学报，2006, 15(4): 398-402.].》Google Scholar
|
| [11] |
Wang W W, Zhao J L, Li S F. Genetic variation of the mitochondrial DNA Cyt b among six populations of Siniperca scherzeri in China[J]. Zoological Research, 2006, 27(6): 589-593. [王伟伟，赵金良，李思发. 我国斑鳜六个种群mtDNA Cyt b序列的遗传变异[J]. 动物学研究，2006, 27(6): 589-593.].》Google Scholar
|
| [12] |
Wang W W, Zhao J L, Li S F, et al. Genetic variation of Siniperca scherzeri steindachner from different geographical populations by AFLP analysis[J]. Acta Hydrobiologica Sinica, 2009, 33(2): 304-309. [王伟伟，赵金良，李思发，等. 斑鳜不同地理种群遗传变异的AFLP分析[J]. 水生生物学报，2009, 33(2): 304-309.].》Google Scholar
|
| [13] |
Cao L, Liang X F, Du Y Q, et al. Genetic population structure in Siniperca scherzeri (Perciformes: Siniperca) in China inferred from mitochondrial DNA sequences and microsatellite loci[J]. Biochemical Systematics and Ecology, 2013, 51: 160-170..》Google Scholar
|
| [14] |
Zhou W Y. MtDNA Cytb diversity of Siniperca scherzeri from seven water systems[D]. Guangzhou: Jinan University, 2014. [周文漪. 基于线粒体细胞色素b的7水系斑鳜遗传多样性分析[D]. 广州：暨南大学，2014.].》Google Scholar
|
| [15] |
Wu L, Zhao Z F, Zheng J Z, et al. Fishes of Guizhou[M]. Guiyang: Guizhou Peoples Publishing House, 1989. [伍律，赵执桴，郑建州，等. 贵州鱼类志[M]. 贵阳：贵州人民出版社，1989.].》Google Scholar
|
| [16] |
Chen J X, Tang W Q, Zhang C G, et al. Fish resources and fishery in Wuling Mountain[M]//Song D X. Animal Resources and Evaluation in Wulingshan Area, Southwest China. Beijing: Science Press, 1994: 84-98. [陈景星，唐文乔，张春光，等. 武陵山地区水系鱼类资源及渔业现状[M]//宋大祥. 西南武陵山地区动物资源和评价. 北京：科学出版社，1994: 84-98.].》Google Scholar
|
| [17] |
Dai Y G, Li M. Fish resources around Fanjing Mountain, Guizhou[J]. Biodiversity Science, 2006, 14(1): 55-64. [代应贵，李敏. 梵净山及邻近地区鱼类资源的现状[J]. 生物多样性，2006, 14(1): 55-64.].》Google Scholar
|
| [18] |
Liu Y, Hou X F, Zhou J. Fish species composition in Shibing of Guizhou, Southwest China, a candidate World Heritage Site[J]. Chinese Journal of Ecology, 2013, 32(7): 1850-1856. [刘赟，侯秀发，周江. 世界自然遗产预选地施秉鱼类物种组成[J]. 生态学杂志，2013, 32(7): 1850-1856.].》Google Scholar
|
| [19] |
Dai Y G. Fish fauna and zoogeographical division in the Duliu River, Guizhou, China[J]. Journal of Fisheries of China, 2011, 35(6): 871-879. [代应贵. 贵州都柳江的鱼类区系及动物地理区划[J]. 水产学报，2011, 35(6): 871-879.].》Google Scholar
|
| [20] |
Lee W J, Conroy J, Howell W H, et al. Structure and evolution of teleost mitochondrial control regions[J]. Journal of Molecular Evolution, 1995, 41(1): 54-66..》Google Scholar
|
| [21] |
Librado P, Rozas J. DnaSP v5: A software for comprehensive analysis of DNA polymorphism data[J]. Bioinformatics, 2009, 25(11): 1451-1452..》Google Scholar
|
| [22] |
Donaldson K A, Wilson R R J. Amphi-panamic geminates of snook (Percoidei: Centropomidae) provide a calibration of the divergence rate in the mitochondrial DNA control region of fishes[J]. Molecular Phylogenetics and Evolution, 1999, 13(1): 208-213..》Google Scholar
|
| [23] |
Wright S. The interpretation of population structure by f-statistics with special regard to systems of mating[J]. Evolution, 1965, 19(3): 395-420..》Google Scholar
|
| [24] |
Slatkin M. Gene flow in natural populations[J]. Annual Review of Ecology and Systematics, 1985, 16: 393-430..》Google Scholar
|
| [25] |
Tajima F. Statistical method for testing the neutral mutation hypothesis by DNA polymorphism[J]. Genetics, 1989, 123(3): 585-595..》Google Scholar
|
| [26] |
Fu Y X. Statistical tests of neutrality of mutations against population growth, hitchhiking and background selection[J]. Genetics, 1997, 147(2): 915-925..》Google Scholar
|
| [27] |
Excoffier L. Patterns of DNA sequence diversity and genetic structure after a range expansion: lessons from the infinite-island model[J]. Molecular Ecology, 2004, 13(4): 853-864..》Google Scholar
|
| [28] |
Yang J Q, Hu X L, Tang W Q. Genetic structure and population history of Coilia nasus in Yangtze River and its south adjacent waters[J]. Journal of Shanghai Fisheries University, 2008, 17(5): 513-519. [杨金权，胡雪莲，唐文乔. 长江及其南部邻近水域刀鲚的种群遗传结构及种群历史[J]. 上海水产大学学报，2008, 17(5): 513-519.].》Google Scholar
|
| [29] |
Vrijenhoek R C. Genetic diversity and fitness in small populations[J]. Conservation Genetics, 1994, 68: 37-53..》Google Scholar
|
| [30] |
Grant W S, Bowen B W. Shallow population histories in deep evolutionary lineages of marine fishes: Insights from sardines and anchovies and lessons for conservation[J]. Journal of Heredity, 1998, 89(5): 415-426..》Google Scholar
|
| [31] |
Si C L. Study on genetic diversity of Siniperca chuatsi sensu lato in the Pearl River[D]. Guangzhou: Jinan University, 2012. [司从利. 珠江水系鳜鱼的遗传多样性研究[D]. 广州：暨南大学，2012.].》Google Scholar
|
| [32] |
Liu W, Dai Y G, Yuan Z X, et al. Genetic diversity of Cyt b gene in populations of two commercial siluriformes fishes in Duliujiang River[J]. Journal of Southern Agriculture, 2016, 47(10): 1766-1771. [刘伟，代应贵，袁振兴，等. 都柳江鲇形目两种经济鱼类种群Cyt b因的遗传多样性分析[J]. 南方农业学报，2016, 47(10): 1766-1771.].》Google Scholar
|
| [33] |
Liu W, Dai Y G, Yuan Z X, et al. Composition and genetic diversity of mitochondrial DNA Cyt b gene and D-loop sequences in the population of Leiocassis crassilabris from the Duliu River[J]. Freshwater Fisheries, 2016, 46(3): 10-15, 51. [刘伟，代应贵，袁振兴，等. 都柳江粗唇种群线粒体DNA Cyt b基因和D-loop序列组成及遗传多样性[J]. 淡水渔业，2016, 46(3): 10-15, 51.].》Google Scholar
|
| [34] |
Guizhou Provincial Local Chronicle Compilation Committee. Guizhou Provincial Records, Geography Section[M]. Guiyang: Guizhou Peoples Publishing House, 1988. [贵州省地方志编纂委员会. 贵州省志·地理志[M]. 贵阳：贵州人民出版社，1988.].》Google Scholar
|
| [35] |
Compilation Group of Agricultural Comprehensive Regionalization of Libo County. Agricultural Comprehensive Regionalization of Libo County[M]. Guiyang: Guizhou Peoples Publishing House, 1989. [《荔波县综合农业区划》编写组. 荔波县综合农业区划[M]. 贵阳：贵州人民出版社，1989.].》Google Scholar
|
| [36] |
Ginson R, Walter R P, Mandrak N E, et al. Hierarchical analysis of genetic structure in the habitat-specialist Eastern Sand Darter (Ammocrypta pellucida)[J]. Ecology and Evolution, 2015, 5(3): 695-708..》Google Scholar
|
| [37] |
Huenneke L F. Ecological implications of genetic variation in plant populations[M]//Falk D A, Holsinger K E. Genetics and Conservation of Rare Plants. New York: Oxford University Press, 1991: 31-44..》Google Scholar
|
| [38] |
Tang W Q, Chen Y Y, Wu H L. Fish species diversity of Wuling Mountains region and its zoogeographic analyses[J]. Journal of Shanghai Ocean University, 2001, 10(1): 6-15. [唐文桥，陈宜瑜，伍汉霖. 武陵山区鱼类物种多样性及其动物地理学分析[J]. 上海海洋大学学报，2001, 10(1): 6-15.].》Google Scholar
|
| [39] |
Ku X Y, Zhou C J, He S P. Validity of Pseudobagrus sinensis and mitochondrial DNA diversity of Pseudobagrus fulvidraco populations in China[J]. Biodiversity Science, 2010, 18(3): 262-274. [库喜英，周传江，何舜平. 中国黄颡鱼的线粒体DNA多样性及其分子系统学[J]. 生物多样性，2010, 18(3): 262-274.].》Google Scholar
|
| [40] |
Zhu Y. Genetic diversity of Ctenopharyngodon idellus populations from three major watersheds based on mitochondrial cytochrome b[D]. Guangzhou: Jinan University, 2012. [朱叶. 基于线粒体细胞色素b的3江水系草鱼群体遗传多样性分析[D]. 广州：暨南大学，2012.].》Google Scholar
|
| [41] |
Zhao L J. Genetic diversity and phylogeographical pattern of Sinibrama macrops[D]. Shanghai: Shanghai Ocean University, 2012. [赵良杰. 大眼华鳊遗传多样性和亲缘地理学研究[D]. 上海：上海海洋大学，2012.].》Google Scholar
|
| [42] |
Liu H Z. A preliminary analysis to biogeographical process of the eastern Asian freshwater fishes[J]. Acta Zootaxonomica Sinica, 1998, 23(Suppl): 49-55. [刘焕章. 东亚淡水鱼类生物地理学过程的初步研究[J]. 动物分类学报，1998, 23(增刊): 49-55.].》Google Scholar
|
| [43] |
Shaklee J B, Tamaru C S, Waples R S. Speciation and evolution of marine fishes studied by electrophoresis analysis of proteins[J]. Pacific Science, 1982, 36(2): 141-157..》Google Scholar
|
| [44] |
Nei M. Molecular Evolutionary Genetics[M]. New York: Columbia University Press, 1987: 448-512..》Google Scholar
|
| [45] |
Wang D Z, Li D J, Chen Y Y. The Ichthyofauna and its geography of the South-East Guizhou[J]. Journal of Zunyi Medical University, 1989, 12(3): 1-8. [王大忠，李德俊，陈宜瑜. 黔东南地区鱼类区系及其地理学分析[J]. 遵义医学院学报，1989, 12(3): 1-8.].》Google Scholar
|
| [46] |
Dai Y G, Li M, Wang X H. Study on the species diversity of fish in the Shiqian River[J]. Guizhou Agricultural Sciences, 2005, 33(2): 57-58. [代应贵，李敏，王晓辉. 石阡河鱼类物种多样性研究[J]. 贵州农业科学，2005, 33(2): 57-58.].》Google Scholar
|
| [47] |
Ji R A. Evolution of quaternary natural environment in Guizhou [J]. Geology of Guizhou, 1992, 9(1): 59-62. [吉汝安. 贵州第四纪自然环境的演变[J]. 贵州地质，1992, 9(1): 59-62.].》Google Scholar
|
| [48] |
Chen Y Y, Cao W X, Zheng C Y. Ichthyofauna of the Zhujiang River with a discussion on zoogeographical divisions for freshwater fishes[J]. Acta Hydrobiologica Sinica, 1986, 10(3): 228-236. [陈宜瑜，曹文宣，郑慈英. 珠江的鱼类区系及其动物地理区划的讨论[J]. 水生生物学报，1986, 10(3): 228-236.].》Google Scholar
|
| [49] |
Chen Y Y. Fauna Sinica, Osteichthyes, Cypriniformes Ⅱ[M]. Beijing: Science Press, 1998: 10-16. [陈宜瑜. 中国动物志(硬骨鱼纲·鲤形目·中卷)[M]. 北京：科学出版社，1998: 10-16.].》Google Scholar
|
| [50] |
Avise J C, Walker D, Johns G C. Speciation durations and Pleistocene effects on vertebrate phylogeography[J]. Proceedings of the Royal Society of London Series B: Biological Sciences, 1998, 265(1407): 1707-1712..》Google Scholar
|
| [51] |
Hewitt G M. The genetic legacy of the Quaternary Ice Ages [J]. Nature, 2000, 405(6789): 907-913..》Google Scholar
|
| [52] |
Grant P R, Grant B R. Hybridization of bird species[J]. Science, 1992, 256(5054): 193-197..》Google Scholar
|
| [53] |
Moritz C. Defining ‘evolutionarily significant units’ for conservation[J]. Trends in Ecology and Evolution, 1994, 9(10): 373-375..》Google Scholar
|
| [54] |
Fraser D J, Bernatchez L. Adaptive evolutionary conservation: Towards a unified concept for defining conservation units[J]. Molecular Ecology, 2001, 10(12): 2741-2752..》Google Scholar
|