14種板鰓魚類的系統(tǒng)發(fā)育分析和分歧時(shí)間估計(jì).pdf

1、目的：
　　所有軟骨魚綱的種類都是由一個(gè)盾皮魚綱中的祖先進(jìn)化而來的單系群，然后分成兩個(gè)姐妹群分支，即板鰓亞綱（Elasmobranchii）和全頭亞綱(Holocephali)。此亞綱沿兩個(gè)方向發(fā)展:一支保存了迅速游泳的紡錘形體型——側(cè)孔總目Pleurotremata（鯊形總目Selachomorpha）;另一支則發(fā)展為扁平體型，適于底棲、少活動(dòng)的生活類型——下孔總目Hypotremata（鰩形總目Batomorphp）。板鰓亞綱

2、廣泛分布于世界各地的海洋中，在漫長的進(jìn)化過程中形成了極其豐富的生態(tài)類型，主要分布在熱帶淺海海域。由于世界漁業(yè)資源的衰退，魚類種群生態(tài)學(xué)研究得到廣泛重視。形態(tài)學(xué)方法在軟骨魚的系統(tǒng)發(fā)育研究上產(chǎn)生許多觀點(diǎn)上的分歧，甚至在總目水平上都有爭議，隨著測序技術(shù)的發(fā)展，基因組水平的數(shù)據(jù)越來越多地應(yīng)用在系統(tǒng)發(fā)育研究中，極大地提高了物種間相互關(guān)系的可靠性。
　　本研究測定和分析了我國沿海14種板鰓魚類線粒體基因組（包括結(jié)構(gòu)、長度、偏倚性、密碼子和控制

3、區(qū)），利用包括測定分析線粒體全序列的14種在內(nèi)的共28種板鰓魚類的線粒體基因組全序列對板鰓魚類的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系進(jìn)行探討。通過檢驗(yàn)得知COⅠ和ND5基因在各個(gè)譜系的替代率偏離分子鐘，運(yùn)用松散分子鐘以化石記錄為校準(zhǔn)估算板鰓亞綱及其相關(guān)類群的分化時(shí)間。
　　方法：
　　1、通過提取14種板鰓亞綱的線粒體全基因組，并進(jìn)行全序列測序，討論了其線粒體基因組及其各基因的長度，基因的間隔和重疊，堿基使用的偏倚性，蛋白質(zhì)編碼基因，tRNA、rR

4、NA、控制區(qū)等線粒體基因組基本特征。
　　2、基于線粒體基因組全序列，結(jié)合28種板鰓亞綱魚類，以全頭亞綱中大西洋銀鮫（Chimaera monstrosa NC_003136）和葉吻銀鮫(Callorhinchus callorynchusNC_014281)作為外群，以運(yùn)用最大簡約法(maximum parsimony, MP)、最大似然法(maximum likelihood，ML)和貝葉斯法(Bayesian inferen

5、ce，BI)三種構(gòu)樹方法重建系統(tǒng)發(fā)育樹，探討側(cè)孔總目和下孔總目相互之間的系統(tǒng)地位，以期為以形態(tài)學(xué)為基礎(chǔ)的系統(tǒng)發(fā)育分類提供分子水平上的證據(jù)。
　　3、基于COⅠ和ND5基因采用松弛分子鐘約束的Bayesian MCMC算法，以下孔總目與側(cè)孔總目的之間的(+)Archaeobatidae化石時(shí)間（220.1百萬年前）和鰩形目與其他下孔總目之間的(+)Rajorhina expansa化石時(shí)間（180.1百萬年）為標(biāo)定點(diǎn)，其中(+)Ar

6、chaeobatidae是root height確定依據(jù)。用Beast v1.8.0軟件包估計(jì)板鰓魚類的分歧時(shí)間，進(jìn)行共祖時(shí)間分析(the most recent common ancestor，TMRCA)。基于COⅠ和ND5基因分別估計(jì)出的6個(gè)節(jié)點(diǎn)的分歧時(shí)間分別為Node1，側(cè)孔總目與下孔總目;Node2，鲼形目與鰩形目;Node3，角鯊目與虎鯊目、須鯊目、鼠鯊目和真鯊目;Node4，鯨鯊與其他須鯊目;Node5，鼠鯊目與真鯊目;N

7、ode6，魟科與鰩形目中其他科。將各節(jié)點(diǎn)獲得的分化時(shí)間與化石記錄相比較，分析其生物地理學(xué)模型。
　　結(jié)果與討論：
　　1、14種板鰓亞綱線粒體DNA基因組的37個(gè)基因和兩個(gè)非編碼區(qū)(OL和D-Loop)的排列方式同其他脊椎動(dòng)物相同。從各基因的長度來說，除控制區(qū)在鲼形目表現(xiàn)出明顯差異:鲼形目的控制區(qū)長度為其他板鰓亞綱魚類控制區(qū)長度的兩倍外，其他基因長度基本相似。線粒體基因組堿基組成分析時(shí)發(fā)現(xiàn)A+T的含量明顯大于G+C的含量，表

8、現(xiàn)出GC的相對缺乏以及AT的相對豐富，特別是控制區(qū)富含AT，符合后生動(dòng)物線粒體基因組的堿基組成特點(diǎn)。識別出了控制區(qū)中與線粒體DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄相聯(lián)系的終止序列區(qū)(TAS)、中央保守區(qū)(CD)和保守序列區(qū)(CSB)。
　　2、通過最大簡約法(MP)，最大似然法(ML)和貝葉斯法(BI)三種方法對板鰓亞綱的系統(tǒng)發(fā)育樹進(jìn)行了重建，系統(tǒng)發(fā)育結(jié)果支持下孔總目和側(cè)孔總目的分化，最大似然法和貝葉斯法系統(tǒng)樹的結(jié)果顯示兩種虎鯊和三種斑竹鯊的末端枝長較

9、短，這說明這些近緣種之間的關(guān)系較近。鲼形目和鰩形目的種類明確的被分為兩支。Compagno認(rèn)為鲼形目很可能是由犁頭鰩進(jìn)化而來的，系統(tǒng)發(fā)育樹的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)顯示犁頭鰩科與鲼形目有著比與鰩科更近的親緣關(guān)系。
　　3、采用化石記錄估計(jì)分歧時(shí)間，對新生的分子進(jìn)化領(lǐng)域產(chǎn)生了巨大的影響，但分子鐘估計(jì)的時(shí)間常常與化石證據(jù)相矛盾，大多數(shù)的分歧時(shí)間估計(jì)要早很多，有些甚至比化石年代早兩倍，化石記錄代表了物種產(chǎn)生特征形態(tài)性狀并形成化石的時(shí)間，而分子鐘估計(jì)代表