遗传多样性与种群结构的遗传学洞察:为易危南欧拟鲤(Sarmarutilus rubilio)的保护提供关键线索

《Hydrobiologia》:Genetic insight into diversity and population structure provides hints for the conservation of the vulnerable South European roach Sarmarutilus rubilio (Leuciscidae)

【字体: 时间:2025年04月03日 来源:Hydrobiologia 2.2

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  为探究南欧拟鲤(Sarmarutilus rubilio)当代遗传结构等问题,研究人员用微卫星位点(STRs)分析其种群遗传变异、结构和动态。结果显示其种群在流域尺度有结构分化,未发现遗传多样性受损等情况,HpC 也并非隐性物种,为该物种保护提供依据。

  在意大利半岛的水域中,生活着一种独特的淡水鱼 —— 南欧拟鲤(Sarmarutilus rubilio)。它是当地特有的鱼类,在生态系统中占据着重要的位置。然而,由于地质变迁、水系隔离以及人类活动等多种因素的影响,南欧拟鲤的生存面临着严峻挑战,其种群数量不断下降,已被国际自然保护联盟(IUCN)列为易危物种。此前基于线粒体 DNA(mtDNA)的研究虽然揭示了该物种存在三个遗传谱系(HpA、HpB 和 HpC),但对于其当代遗传结构、不同谱系的分化机制以及是否存在隐性物种等关键问题,仍然知之甚少。为了深入了解这些问题,来自意大利罗马第一大学(Sapienza University of Rome)和罗马第二大学(University of Rome Tor Vergata)的研究人员展开了一项深入研究。该研究成果发表在《Hydrobiologia》杂志上,为南欧拟鲤的保护和管理提供了重要的理论依据。
研究人员为了深入了解南欧拟鲤的遗传结构和多样性,采用了微卫星标记(STRs)技术。他们从意大利半岛不同流域采集了 231 个南欧拟鲤样本,这些样本覆盖了该物种原生范围的核心和边缘区域。通过对样本的 DNA 进行提取和分析,研究人员利用 12 个微卫星位点来评估遗传多样性、种群结构和种群动态。

遗传多样性和人口统计学估计:研究人员对 231 个样本的 12 个微卫星位点进行基因分型,发现不同种群的遗传多样性存在差异。VAR2 种群位于物种分布的北部边缘,其等位基因丰富度和杂合度较高,这可能是由于 HpA 和 HpC 两个遗传谱系在该地区共存。而来自 Fondi 湖流域(SET 和 FON)的种群,遗传多样性最低,可能是长期隔离的结果。通过分析,所有种群都存在私有等位基因,且大多数种群未检测到连锁不平衡。同时,研究人员也未发现任何种群存在瓶颈事件的信号,有效种群大小(Ne)估计值在 24 - 157 之间,部分种群的Ne较低,可能面临栖息地碎片化和基因流减少的问题。

遗传结构:研究表明,多个位点对种群分化有显著贡献,其中 Sluc5 位点贡献最大。通过计算群体固定指数(FST),发现 SET 和 FON 种群与其他种群的分化程度最高。基于贝叶斯聚类分析(STRUCTURE),不同方法支持的最优聚类数不同,Evanno’s 方法支持 2 个最优聚类,而 Puechmaille’s 和 LnP 方法收敛到K = 8。在K = 2 时,SET 和 FON 形成一个同质聚类;在K = 8 时,多个种群形成各自的同质聚类,部分种群存在混合现象。此外,通过分子方差分析(AMOVA)发现,流域驱动的分组假设能解释最大的遗传变异,而地理区域和鱼类地理分区的影响较小。

STRs 和线粒体 DNA 遗传多样性模式的比较:尽管 mtDNA 和 STRs 在种群分化上总体一致,但 STRs 能提供更详细的遗传结构信息。例如,SET 和 FON 种群在 mtDNA 和 STRs 分析中都表现出与其他种群的高度分化,且这些种群拥有独特的 STR 等位基因。研究结果不支持 HpC 作为隐性物种的假设,虽然 HpC 与 HpA 存在一定的分化,但生殖隔离并不强。

综合研究结果,南欧拟鲤的遗传多样性在不同种群间相对一致,但部分种群存在遗传多样性较低和有效种群大小较小的问题。其种群结构在流域尺度上存在分化,主要受近期地理隔离、河流碎片化、遗传漂变和环境选择等因素影响。此外,研究不支持 HpC 为隐性物种的假设,且发现北部边缘种群中 HpA 的存在是自然过程的结果。

这项研究对于南欧拟鲤的保护和管理具有重要意义。通过明确遗传多样性和种群结构,研究人员确定了多个需要优先保护的管理单元(MUs),如 Magra - Vara 盆地和 Fondi 湖盆地等。同时,研究还强调了保护淡水栖息地的重要性,建议对每个流域进行独立管理,在实施保护干预措施前评估流域内的结构,严格限制异地繁殖和种群强化措施在流域或子流域范围内进行。这些结论为南欧拟鲤的保护提供了科学依据,有助于制定更有效的保护策略,保护这一易危物种的生存和繁衍。
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