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伶鼬榧螺(Oliva mustelina)的分子鉴定及其形态变异



全 文 :书第37卷 第4期 海  洋  学  报 Vol.37,No.4
2015年4月 Haiyang Xuebao  April 2015
李海涛,何薇,周鹏,等.伶鼬榧螺(Oliva mustelina)的分子鉴定及其形态变异[J].海洋学报,2015,37(4):117—123,doi:10.3969/
j.issn.0253-4193.2015.04.011
Li Haitao,He Wei,Zhou Peng,et al.Molecular identification of Oliva mustelina and its morphological variation[J].Haiyang Xuebao,
2015,37(4):117—123,doi:10.3969/j.issn.0253-4193.2015.04.011
伶鼬榧螺(Oliva mustelina)的分子鉴定及其形态变异
李海涛1,何薇1,周鹏1,陈凯彪1,董燕红1
(1.国家海洋局 南海环境监测中心,广东 广州510300)
收稿日期:2014-06-04;修订日期:2015-01-03。
基金项目:海洋公益性行业科研专项(201305010,201105003);南海区海洋环境质量综合评价方法(DOMEP(MEA)-01-03)。
作者简介:李海涛(1981—),男,湖北省沙洋县人,主要从事贝类分类学研究。E-mail:haitaoli1981@126.com
摘要:根据榧螺螺旋部的差异可将其分为两种不同的形态类型,类型Ⅰ(MorphotypeⅠ)的个体螺旋部
陷入体螺层中,其壳顶与前部数螺层愈合;类型Ⅱ(MorphotypeⅡ)的个体螺旋部高出壳顶,缝合线明
显,此类型可明确鉴定为伶鼬榧螺(Oliva mustelina)。本研究通过线粒体COⅠ和16SrRNA基因序列
的分析对两种形态类型的榧螺进行了分子鉴定。结果表明:两种形态类型的榧螺含有共享的单倍型;
不同形态类型间的遗传距离和同一形态类型内的遗传距离重叠;两者的单系性在系统发育分析中没
有得到显现,而是共同构成一个单系。因此,两种形态类型的个体均为伶鼬榧螺。类型Ⅰ可能是伶鼬
榧螺中一种少见的有别于典型个体的形态变异类型。
关键词:伶鼬榧螺;COⅠ基因;16SrRNA基因;形态变异
中图分类号:Q959.212 文献标志码:A 文章编号:0253-4193(2015)04-0117-07
1 引言
榧螺属(Oliva)隶属于新腹足目(Neogastropoda)
榧螺科(Olividae),是一类具有美丽外壳的贝类。榧
螺属的贝壳具有一定的药用价值,有清燥润肺、平胆
潜阳之功效,主治高血压、青盲内障、骨蒸劳热等[1]。
近年来,由于野生资源衰竭,部分榧螺种类已处于濒
危状态[2]。
伶鼬榧螺(Oliva mustelina)是南海沿岸水域较为
常见的种类,也是榧螺属最主要的入药种类。典型的
伶鼬榧螺其螺旋部高出壳顶,且缝合线明显。但在自
然界中也存在另外一类个体,其贝壳花纹与伶鼬榧螺
相似,但螺旋部陷入体螺层中,壳顶与前部螺层愈合。
这两种形态类型的差别属于种内还是种间变异,尚未
得到其他研究的证实。
由于缺乏肋纹等特征,贝壳的颜色和花纹目前仍
是榧螺属分类最重要的依据。但这类特征也常发生变
异,Bert[3]描述了一类壳色发生变异的伶鼬榧螺个体,
其浅棕色的贝壳上伴有纵向的青灰色斑纹,明显有别
于正常个体的“之”字形花纹。形态可塑性为分类学家
带来极大困难,使其难以区分种内和种间变异的界限。
分子生物学的发展提供了一种新的物种鉴定手
段。线粒体细胞色素c氧化酶亚基Ⅰ(cytochrome c
oxidase subunitⅠ,COⅠ)和16SrRNA基因已在贝类的
物种鉴定中得到广泛应用[4-7]。本研究旨在通过线
粒体COⅠ和16SrRNA基因序列的分析来鉴别两种
不同形态的榧螺,以期为资源的开发利用和保护,以
及其他学科的研究提供基础资料。
2 材料和方法
2.1 实验材料
实验所用的榧螺标本采自珠江口及汕头南澳岛
海域(表1),腹足肌以90%酒精或-80℃冰冻保存。
榧螺标本的壳色和花纹相似,但依据螺旋部的差异可
分为2种不同的形态类型:类型Ⅰ(MorphotypeⅠ)个体
的螺旋部陷入体螺层(图1a,1b),螺旋部的所有螺层
愈合(图1c);类型Ⅱ(MorphotypeⅡ)个体的螺旋部高
出壳顶,缝合线明显(图1d,1e),螺旋部的螺层不愈合
(图1f),此类型的个体可鉴定为伶鼬榧螺。共选取两
种形态类型的31个个体用于形态学测量分析,其中
24个用于分子生物学分析(表1)。
图1 两种不同形态类型榧螺的贝壳
Fig.1 Shels of two Morphotypes of Olivaspecies
a~c:形态类型Ⅰ;d~f:形态类型Ⅱ
a~c:MorphotypeⅠ;d~f:MorphotypeⅡ
表1 用于DNA序列分析的榧螺标本信息
Tab.1 Specimen information of Olivaspecimens used for DNA sequence analyses
形态类型 标本 采集时间 采集地点
GenBank登录号 单倍型
COⅠ 16SrRNA  COⅠ 16SrRNA
MorphotypeⅠ XD-1  2010年4月 珠江口 KF186640 KF186631 H1 L1
MorphotypeⅠ XD-2  2010年4月 珠江口 KF186632 L2
MorphotypeⅠ XD-3  2010年4月 珠江口 KF186641 KF186631 H2 L1
MorphotypeⅠ XD-4  2013年3月 南澳岛 KF186642 KF186631 H3 L1
MorphotypeⅡ LY-2  2010年4月 珠江口 KF186631 L1
MorphotypeⅡ LY-6  2013年3月 南澳岛 KF186643 KF186633 H4 L3
MorphotypeⅡ LY-7  2013年3月 南澳岛 KF186644 KF186634 H5 L4
811 海洋学报 37卷
续表1
形态类型 标本 采集时间 采集地点
GenBank登录号 单倍型
COⅠ 16SrRNA  COⅠ 16SrRNA
MorphotypeⅡ LY-8  2013年3月 南澳岛 KF186645 KF186635 H6 L5
MorphotypeⅡ LY-9  2013年3月 南澳岛 KF186646 KF186631 H7 L1
MorphotypeⅡ LY-10  2013年3月 南澳岛 KF186647 KF186636 H8 L6
MorphotypeⅡ LY-11  2013年3月 南澳岛 KF186648 KF186631 H9 L1
MorphotypeⅡ LY-12  2013年3月 南澳岛 KF186649 KF186637 H10 L7
MorphotypeⅡ LY-13  2013年3月 南澳岛 KF186641 KF186631 H2 L1
MorphotypeⅡ LY-14  2013年3月 南澳岛 KF186650 KF186631 H11 L1
MorphotypeⅡ LY-15  2013年3月 南澳岛 KF186651 KF186638 H12 L8
MorphotypeⅡ LY-16  2013年3月 南澳岛 KF186652 KF186639 H13 L9
MorphotypeⅡ LY-17  2013年3月 南澳岛 KF186653 KF186631 H14 L1
MorphotypeⅡ LY-18  2013年3月 南澳岛 KF186654 KF186631 H15 L1
MorphotypeⅡ LY-19  2013年3月 南澳岛 KF186641 H2
MorphotypeⅡ LY-20  2013年3月 南澳岛 KF186647 H8
MorphotypeⅡ LY-21  2013年3月 南澳岛 KF186655 H16
MorphotypeⅡ LY-22  2013年3月 南澳岛 KF186656 H17
MorphotypeⅡ LY-23  2013年3月 南澳岛 KF186647 H8
MorphotypeⅡ LY-24  2013年3月 南澳岛 KF186657 H18
2.2 贝壳形态数据的测量和分析
用游标卡尺(精度0.2mm)测量两种形态类型榧
螺标本的壳高(SL)和壳宽(SW),比较两种形态类型
的SL及壳高与壳宽之比(SL/SW)的差异。
2.3 模板DNA制备、PCR扩增和序列分析
采用碱裂解法制备模板DNA,具体步骤为:剪取
小块腹足肌,去离子水清洗两次,吸干水分后置于180
μL 0.05mol/L NaOH溶液中,95℃消化15min,然后
加入20μL 1mol/L Tris-Cl(pH7.6),混匀后10 000
r/min离心10min,上清液作为模板使用。用于扩增
COⅠ基因的引物为 LCO-1490(5′-GGT CAA CAA
ATC ATA AAG ATA TTG G-3′)和LCO-2198(5′-
TAA ACT TCA GGG TGA CCA AAA AAT CA-
3′)[8];扩增16SrRNA基因的引物为16sar-L(5′-CGC
CTG TTT ATC AAA AAC AT-3′)和16sbr-H(5′-
CCG GTC TGA ACT CAG ATC ACG T-3′)[9]。PCR
反应体系总体积为50μL,其中:2×bufer 25μL,
dNTP 400μmol/L,引物各0.3μmol/L,KOD FX高
保真PCR酶(TOYOBO公司)1.0U,模板DNA1.2
μL,加去离子水补足至50μL。PCR反应条件为:
94℃预变性2min;98℃变性15s,52℃退火30s,68℃
延伸45s,共35个循环;最后68℃延伸10min。PCR
产物经1%琼脂糖凝胶电泳检测后回收纯化,然后进
行双向测序,测序引物与扩增引物相同。
将所测的序列与GenBank和国际生命条形码数
据库BOLD Systems中查得的其他榧螺属序列一起
用DAMBE(Version 5.2.65)软件进行多序列比对。
使用 MEGA 5.10软件计算变异位点、碱基组成和基
于Kimura双参数模型(Kimura 2-parameter,K2P)下
各个类群内部及类群之间的遗传距离,并利用该软件
中的邻接法(Neighbor-joining,NJ)和非加权配对算术
平均法(Unweighted Pair Group Method with Arith-
metic mean,UPGMA)构建所有单倍型系统进化树,
可靠性经过1 000次自展(Bootstrap)检验。采用
DNASP 5.10软件计算单倍型多样性指数(Hd)和核
苷酸多样性指数(Pi)。
3 结果
3.1 形态测量数据的分析
从贝壳的SL及SL/SW比值来看,两种形态类
型的榧螺是大范围重叠的,通过SL/SW比值无法将
两者明确区分(见表2)。
9114期 李海涛等:伶鼬榧螺(Oliva mustelina)的分子鉴定及其形态变异
表2 两种不同形态榧螺贝壳的形态测量数据
Tab.2 Morphometric data of two morphotypes of Olivaspecies
形态类型 样本数
SL/mm  SL/SW
范围 均值 范围 均值
MorphotypeⅠ 6  25.84~37.26  30.42±4.49  1.88~1.97  1.91±0.03
MorphotypeⅡ 25  18.82~32.16  26.10±4.25  1.88~2.21  2.02±0.07
3.2 线粒体基因的序列分析
共成功获得22条COⅠ基因序列,各序列长度均
为658bp(不含引物区),无插入/缺失位点,A、T、G、
C的平均含量分别为 23.4%、39.1%、20.5%和
17.0%,A+T的含量明显高于G+C的含量。22条
COⅠ基因序列定义了18种单倍型(H1~H18,Gen-
Bank登录号 KF186640~KF186657)。其中,1个
MorphotypeⅠ个体(XD-3)和2个 MorphotypeⅡ个体
(LY-13和LY-19)共享单倍型H2。
在COI基因序列上共检测到52个变异位点(22
个为简约信息位点),占核苷酸总数的7.9%,其中46
个发生在密码子第三位碱基,6个发生在密码子第一
位碱基。所有核苷酸的变异未导致氨基酸序列的变
化。MorphotypeⅠ个体间的遗传距离为0.019~
0.025,MorphotypeⅡ个体间的遗传距离为0~0.028,
两种形态类型之间的遗传距离为0~0.026,同一形态
类型内及两种形态类型间的遗传距离完全重叠,无明
显的界限。上述两种形态的个体与其他榧螺,如
O.spicata(GenBank登录号 FM999165)、O.sayana
(GenBank登录号U86333)、O.amalda(BOLD序列号
NEOGA900-10、NEOGA901-10和 NEOGA902-10)、
Olivasp.(BOLD序列号NEOGA879-10)、Olivasp.1
(BOLD序列号 NEOGA877-10)间的遗传距离较大,
在0.129~0.241之间。
共成功获得18条16SrRNA基因序列,其长度为
508~510bp,存在2个位点的插入/缺失。A、T、G、C
的平均含量分别为34.5%、29.5%、19.9%和16.1%,A
+T的含量显著高于G+C的含量。18条16SrRNA
基因序列共定义了9种单倍型(L1~L9,GenBank登录
号KF186631~KF186639)。其中,2个 MorphotypeⅠ个
体和8个MorphotypeⅡ个体共享单倍型L1,这一单倍
型序列与来自日本Ise bay的一条伶鼬榧螺序列[10]
(GenBank登录号AB121038)完全相同。
在16SrRNA基因序列上共检测到10个变异位
点,占核苷酸总数的2.0%,其中4个为简约信息位
点。两种形态类型内的遗传距离分别为0~0.008和
0~0.012,两种形态类型间的遗传距离为0~0.014,
形态类型内和形态类型间的遗传距离完全重叠。而
它们与O.spicata(FM999114)间的遗传距离则高达
0.104~0.112。
基于COⅠ基因序列计算的单倍型多样性指数
(Hd)和核苷酸多样性指数(Pi)分别为Hd=(0.974
±0.024)和Pi=(0.015 5±0.001 1);基于16SrRNA
基因序列计算的结果分别为 Hd=(0.706±0.120)和
Pi=(0.003 6±0.001 0)。单倍型多样性指数高于核
苷酸多样性指数,且COⅠ基因所反映的单倍型多样性
指数和核苷酸多样性指数均高于16SrRNA基因。
3.3 系统发育关系
基于COⅠ和16SrRNA基因序列分别构建了NJ
树和UPGMA树,两种树的拓扑结构基本一致。因
此本文仅给出NJ树,其自展支持率(仅大于70%的
列出)标注在节点斜线左侧,UPGMA树的自展支持
率标注在节点斜线右侧。
基于COⅠ基因序列构建的NJ树(见图2)显示,
18个单倍型合在一起形成一个单系,支持率为99%,
在系统树中处于较为进化的位置。两种形态类型榧
螺的单系性在系统树上均没有得到显现,相互间无法
明确区分。
在基于16SrRNA基因序列构建的NJ树(见图
3)中,9个单倍型与GenBank中的一条伶鼬榧螺序列
(GenBank登录号AB121038)共同形成一个单系群,
支持率为99%。两种形态类型的单系性也未在系统
树上得到显现。
4 讨论
贝壳的形态受多种生物和非生物因素的影响,因
此仅依据贝壳形态来进行分类学和系统学研究越来
越有争议性[11]。腹足类的个体差异、性别差异和以
及发育阶段的不同均可能导致贝壳形态特征的变
化[7]。
021 海洋学报 37卷
  基于线粒体COⅠ和16SrRNA基因序列的分析
结果表明两种形态类型的榧螺之间没有明显的遗传
差异:两者享有共同的单倍型;遗传距离完全重叠;各
自无法形成单系,而是共同形成一个单系群,且获得
很高的支持率。因此,两种类型的个体为同一物种,
即伶鼬榧螺。COⅠ基因为蛋白质编码序列,在种内没
有发生碱基的插入/缺失,其变异也未造成氨基酸序
列的改变。COⅠ基因的进化速率较16SrRNA基因更
快,本文的研究结果与其他研究结论[4,12]是一致的。
COⅠ基因所揭示的伶鼬榧螺单倍型多样性指数和核
苷酸多样性指数均明显高于16SrRNA基因。
榧螺属的分类问题由来已久,其现生种的拉丁学
名达500多个,远远超过实际的种类数,同种异名现
象十分严重[13]。壳顶是否陷入体螺层是伶鼬榧螺与
1214期 李海涛等:伶鼬榧螺(Oliva mustelina)的分子鉴定及其形态变异
陷顶榧螺(O.concavospira)的形态区别之一,但伶鼬
榧螺中也存在螺旋部陷入体螺层的个体,且其螺旋部
的螺层常愈合在一起。因此,这些特征在用于属下种
间的鉴别时需要十分慎重,也不宜作为亚种区分的依
据。Bert[3]描述的有别于典型伶鼬榧螺形态的个体
除颜色和花纹不同之外,其螺旋部也明显低矮。本研
究中的 MorphotypeⅠ个体也可能是伶鼬榧螺中一种较
为少见的形态变异类型,这类个体在采集标本中的数
量不多。
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221 海洋学报 37卷
Molecular identification of Oliva mustelina and its
morphological variation
Li Haitao1,He Wei 1,Zhou Peng1,Chen Kaibiao1,Dong Yanhong1
(1.South China Sea Environmental Monitoring Center,State Oceanic Administration,Guangzhou510300,China)
Abstract:Based on the morphologic diference of spire,Olivasnails with similar shel colors and patterns can be di-
vided into two morphotypes.MorphotypeⅠis characterized by the sunk spire in its concavity below the shoulder of
the body whorl and the whorls of spire fused together.MorphotypeⅡshows the identical conchological characteris-
tics of typical specimens of O.mustelina.The mitochondrial cytochrome c oxidase subunitⅠ(COⅠ)and 16SrRNA
gene segments of these two morphotypes were sequenced.Genetic analyses clearly showed many common haplo-
types and lack of significant genetic diferentiation between the two morphotypes.In addition,further phylogenetic
analyses showed that al haplotypes were grouped in a monophyletic clade.Thus,the two morphotypes are not ge-
neticaly diagnosable,and therefore should be assigned to species O.mustelina.MorphotypeⅠmay be a new form
of O.mustelinathat difer from the typical specimens.
Key words:Oliva mustelina;COⅠgene;16SrRNA gene;morphological variation
3214期 李海涛等:伶鼬榧螺(Oliva mustelina)的分子鉴定及其形态变异