免费文献传递   相关文献

烟威沿海大叶藻居群遗传多样性研究及对海草场修复的启示



全 文 :第33卷第2期
2014年2月
水 产 科 学
FISHERIES SCIENCE
Vol.33No.2
Feb.2014
烟威沿海大叶藻居群遗传多样性
研究及对海草场修复的启示
田萍萍,李晓捷,张立楠,江 鑫,潘金华,于深辉,彭 捷
(山东东方海洋科技股份有限公司 国家海藻工程技术研究中心,山东 烟台 264003)
摘 要:采用微卫星引物对烟威沿海3个大叶藻居群进行了遗传多样性研究。17条引物在63株大叶
藻中均呈多态,共检测到120个等位基因,每个位点平均等位基因数为7,平均有效等位基因为2.30,平
均期望杂合度为0.4743,平均观测杂合度为0.4128,平均Nei’s基因多样性为0.4700。威海荣成褚岛
居群的遗传多样性最高,烟台雨岱山居群次之,烟台担子岛居群最低。从遗传分化系数的数值来看,3
个大叶藻居群间属于中度分化,两两居群间的基因流均大于1。说明居群间有较强的基因流,其遗传
分化可能是由历史大海藻场的遗留小生段居群产生。AMOVA分析显示89.51%的变异存在于居群
之内,而只有10.49%的总变异存在于居群之间。UPGMA法进行的聚类分析结果与群体间的遗传距
离远近相一致。烟台雨岱山大叶藻居群遗传多样性较低,说明本地大叶藻对环境变化的适应能力和进
化潜力均较低,需要保护和修复;烟台担子岛大叶藻居群遗传多样性也低,与当地的底质环境不适合大
叶藻生长有关;威海荣成褚岛大叶藻居群遗传多样性及群体变异程度均较高,可以为烟威沿海地区需
要修复的大叶藻海草场提供移植修复或种子补充的材料。
关键词:大叶藻;微卫星;遗传多样性;海草场修复;
中图分类号:S937 文献标识码:A 文章编号:1003-1111(2014)02-108-07
收稿日期:2013-07-29; 修回日期:2013-09-22.
基金项目:国家工程技术研究中心再建项目(2011FU125Z11).
作者简介:田萍萍(1983-),女,工程师;研究方向:分子生态与遗传.E-mail:pptian2010@163.com.通讯作者:张立楠(1983-),
男,工程师;研究方向:分子生态与遗传.E-mail:zhanglinan1206@163.com.
  海草是仅适应于海洋环境的水生种子植物[1],
由海草构成的海草场是近海生态系统中重要的初
级生产力[2-3],是许多动物重要的群落生境[4]。全
球范围内海草场的衰退和减少,威胁着生物群落的
稳定性以及近海生态系统的生产力和生物多样
性[5-7]。对海草场的保护和修复已引起全球学术界
的重视,有关研究相继开展。
大叶藻(Zostera marina)属被子植物门、单子
叶植物纲、沼生目、眼子菜科、大叶藻属,多年生,雌
雄同株,既可通过根茎进行无性繁殖,也可产生种
子进行有性生殖,根状茎匍匐,节间伸长,植物体散
生[8]。大叶藻是北半球沿海分布最广泛的海草,中
国、北欧冰岛至日本、北美、加拿大及俄罗斯均有分
布。在中国大叶藻海草主要分布在山东、河北和辽
宁沿海。
大叶藻是烟威沿海大部分海草场的建群种与
优势种。烟威沿海海区原有大片茂盛的海草场,但
20世纪70—80年代拖网渔业泛滥,加上近年来部
分海岸大量投放礁石等人为因素及海水酸化、温室
效应等自然因素的影响,海底草场被严重破坏。破
坏的海草场失去了原本的生态功能,使山东半岛大
部分海底严重裸露,水体悬浮物增多,海水富营养
化,赤潮频发,对海洋渔业、养殖业等造成巨大损
失。从保护生物学和恢复生态学的角度考虑,维持
遗传多样性是保护和恢复海草场生态系统和重要
手段,其原因就是遗传变异能够提高种群存在的可
能性。本研究利用微卫星标记分析了烟威沿海大
叶藻群体的遗传多样性,以期为大叶藻海草场的保
护和修复提供科学依据。
1 材料与方法
1.1 采样地点
研究所用大叶藻样品分别采自烟台担子岛、雨
岱山和威海的荣成褚岛海域(图1)。担子岛位于山
东烟台芝罘区东北部海域,距大陆岸线最近点2.3
DOI:10.16378/j.cnki.1003-1111.2014.02.009
nmile,岸线长度2220m,拥有丰富的海洋生物资
源,岛周有大面积海珍品增养殖区。雨岱山地处烟
台东郊,采样区域为雨岱山南部海湾,海湾跨度为
640m,近年来投放礁石等填海工程对靠近陆地海
域的生态环境破坏较大。荣成褚岛湾在荣成宁津
镇东北,为长约6km的窄条状半岛,也是一处天然
的海水浴场,岛周除了建有小规模的养殖场外,人
为扰动较少。
1.2 试验材料
2009年8月下旬至9月上旬于烟台担子岛、雨
岱山和威海荣成褚岛海域各选择36个、38个及31
个采样点,在各采样海域分别采集大叶藻样品10
株、36株及17株。具体采集方法是选择风平浪静
的日子,在采样海域草场分布区随即选定采样点,
由潜水员潜入海水中采集样品,为避免采集到相同
的样品,每两个采样区域海面距离相隔约50m。将
采集的样品进行表型鉴定后,用海水冲净草体,并
用剪刀剪取叶片基部约2~3cm的小段若干,浸于
70%乙醇、50mmol/L EDTA(pH 8.0)中,带回实
验室后-20℃保存。
图1 在烟威沿海的3个大叶藻采样点
1.3 总DNA的提取和检测
采用改进的 CTAB法[9]提取大叶藻基因组
DNA。利用1.0%的琼脂糖凝胶电泳及Eppendorf
核酸蛋白测定仪进行DNA质量检测。根据所测样
品的质量浓度,直接将样品稀释至50ng/μL,置于
4℃暂存待用。
1.4 引物的搜索与合成
试验使用的26条大叶藻微卫星引物,有7条来
自于Reusch[10]的报道;另19条参考 Database of
Molecular Ecology Resources(http://tomato.biol.
trinity.edu/)。引物序列由上海捷瑞生物技术有限
公司合成。
1.5 引物筛选及引物扩增条件的优化
随机选择大叶藻两个个体对26条引物进行初
步筛选,选择扩增片段清晰、特异性好的引物。对
其他引物的扩增条件进行优化,确定各引物的最适
Mg2+浓度和退火温度。
1.6 PCR扩增及分型
扩增反应在 TECHNE PCR仪(TC-512)上进
行,反应体系25μL,包括1×缓冲液,2.0mmol/L
MgCl2,200μmol/L dNTPs(上海生工),200μmol/
L引物和1UTaq DNA聚合酶(上海生工)。扩增
程序为94℃预变性4min,94℃变性1min、在各引
物最适退火温度复性1min、72℃延伸1min、30个
循环,最后在72℃延伸10min。PCR产物经6.0%
变性聚丙烯酰胺凝胶电泳分离,银染显色。
1.7 数据处理与分析
采用PowerMarker 3.25软件计算每条引物扩
增的Nei’s基因多样性、扩增位点的多态性信息量。
利用PopGen version 1.32软件计算群体等位基因
数、有效等位基因数、期望杂合度、观测杂合度以及
种群遗传分化和基因流,进行遗传多样性和遗传分
化分析。
利用Arlequin 3.0软件对烟台担子岛、雨岱山
及荣成褚岛3个大叶藻居群的居群间和居群内进
行AMOVA分子方差分析,分别反映居群间和居群
内的遗传分化。
2 结果与分析
2.1 SSR引物在大叶藻群体中的扩增结果
对发表的26条引物进行初筛和扩增条件的优
化后,有17条引物(表1)可在大叶藻群体中得到清
晰可辨的电泳条带。利用这17条引物对烟台担子
岛、玉岱山和荣成褚岛大叶藻群体DNA样品进行
扩增。扩增结果表明,17条引物在3个大叶藻居群
共63株大叶藻样品中均呈多态,共检测到120个等
位基因,每个位点平均等位基因数为7,其中C75和
C89引物的等位基因最多,为13,GA-1和C66位点
的等位基因数最少,为2,平均有效等位基因为
2.30。Nei’s基因多样性变化范围为0.0177(GA-
1、C66)~0.8099(CT-3),平均值为0.4700;观测杂
合度变化范围为0.0179(GA-1、C66)~0.7143(CT-
12、L734),平均值为0.4128;期望杂合度的变化范
901第2期 田萍萍等:烟威沿海大叶藻居群遗传多样性研究及对海草场修复的启示
围为0.0179(GA-1、C66)~0.8172(CT-3),平均值
为0.4743(表2)。
多态信息含量是衡量位点多样性的较好指标。
一般认为在某一群体中,当多态性信息含量>0.5
时,该位点表现为高度多态,0.25<多态性信息含
量<0.5时,该位点表现为中度多态,当多态性信息
含量<0.25时,该位点表现为低度多态。由表2可
知,17条SSR标记的多态性信息含量为0.0175~
0.7897,平均为0.4366。多态性信息含量<0.25
是低度多态位点,共有4条SSR标记[11],其中,GA-
1和C66位点多态性信息含量最低,为0.0175;共
有9条SSR标记,CT-3位点多态性信息含量最高,
为0.7897。17个多态位点在大叶藻群体中,大部分
位点多态信息含量较高。
表1 大叶藻微卫星标记核心序列、引物序列及其退火温度
来源 引物名称 缩写 核心序列 引物序列(5’-3’) 退火温度/℃ 片段长度/bp
ME(2000) ZosmarCT-12 CT-12 (CT)13 F:CGTTCATCTTGTCCTCGTCC  57  126~136
R:TTTCATTTCCATTTCCCACC
ME(2000) ZosmarCT-19 CT-19 (CT)11 F:CCCAAGAAATATAAAATCGGGG  56  140~152
R:CTTCTCCTTCCGCCGCTAC
ME(2000) ZosmarCT-20 CT-20 (CT)13 F:TGGAAGGAGTTTCGATGTATCC  57.4  150~166
R:GGGAGATTTGCAGTGTAGAATTTAG
Reusch(1999) ZosmarCT-3 CT-3 (CT)17 F:TGAAGAAATCCCAGAAATCCC  57.5  118
R:AGACCCGTAAAGATACCACCG  106~134
Reusch(1999) ZosmarGA-1 GA-1 (GA)12-GT-(GA)2 F:TAGTGGTGGTTGTTGGAGTGC  57.5  120
R:GCCTCTTCCTTCAGACTTCCC  110~124
Reusch(1999) ZosmarGA-2 GA-2 (GA)12 F:GGCAGCGATCTAATAACAATTAAGG  57.5  171
R:ACGTCACATCTTTTCACGACC  163~177
Reusch(1999) ZosmarGA-3 GA-3 (GA)13 F:CGACGATAATCCATTGTTGC  55  112
R:GCTTTTCATTTATCCAATAGTTTGC  108~120
Reusch(1999) ZosmarGA-4 GA-4
GATA-(GA)7-CGAA
-(GA)5-AGAG
F:GCGTGGATTCTGGTTTTCG  54.5  137
R:GCATATCCTCTTCTTTTGCCC  135~139
Reusch(1999) ZosmarGA-6 GA-6 (GA)11 F:AGAAACCCTAATGTGATGAAATG  55.5  170
R:TGTTGGTTAATTCTCTTCTAATCTT  168~176
ME(2007) ZMC01058 C58 (GA)8 F:GAGAAGGCAGGAGAGAGAGAGA  55  122~132
R:AACTTGTGCTTGCGGCTATT
ME(2007) CL412Contig2 C412 (AT)8 F:GTACACCCGTTGCGTTCATT  55  240~260
R:GATTCCGTAGACTTGCGTCTG
ME(2007) ZMC12075 C75 (CT)5(GT)5 F:CCTCTTTTTTCCTCTCTCTCTCTCT  55  100~114
R:CTTCTGCGAATGATGCCATA
ME(2007) CL734Contig1 L734 (AAG)10 F:TGGTCTTCTTCACTCGCTCA  55  75~96
R:AGCGACGATTCTTCAGCATT
ME(2007) ZMC19089 C89 (GA)12 F:AGTGAAAAAACAAAGAAAGAAAG-AGAAC  55  88~96
R:CGTCGTCAGGTAGGCTCAA
ME(2007) ZMC06073 C73 (TTC)8 F:CGAATCCTCCTGCGTCTTT  55  86~95
R:ACGCACCGGATTTTATGCT
ME(2007) ZMC19017 C17 (AAG)9 F:TCGTCGAGAAAGAGGAGGAA  55  75~99
R:TGTTCTGATTCCGTTCTCCA
ME(2007) ZMC19066 C66 (ACC)7 F:GTCGCACGCTCTTCTTCC  55  67~82
R:ATCCAGCTGTTGCAGTAGGC
011 水 产 科 学 第33卷
2.2 大叶藻群体在不同地理位置的遗传多样性的
比较
在3个大叶藻居群内,担子岛群体等位基因
数、Nei’s基因多样性及多态性信息含量值均低于
雨岱山,而有效等位基因数、期望杂合度和观测杂
合度值略高于雨岱山,因此担子岛居群的遗传丰富
度和等位基因离散程度低于雨岱山居群,而群体变
异程度略高于雨岱山居群。担子岛群体等位基因
数、有效等位基因数、Nei’s基因多样性、期望杂合
度、观测杂合度及多态性信息含量值均低于荣成褚
岛,说明担子岛居群的遗传丰富度、等位基因离散
程度和群体变异程度均低于荣成褚岛居群。雨岱
山除了群体等位基因数的值略高于荣成褚岛,其余
有效等位基因数、Nei’s基因多样性、期望杂合
度、观测杂合度及多态性信息含量值均低于荣成
褚岛,说明雨岱山居群除了遗传丰富度略高于荣
成褚岛外,其等位基因离散程度和群体变异程度
均低于荣成褚岛(表2)。
表2 大叶藻3个居群17个微卫星位点的遗传多样指标




位点
GA-2 GA-4 GA-1 CT-3 GA-6 CT-12 CT-20 GA-3 c58 c412 CT-19 C75 C-89 C17 L734 C73 C66
平均



N  10  10  10  10  10  10  10  10  10  10  10  10  10  10  10  10  10  10
Na 2  2  1  3  2  4  1  4  2  3  1  4  2  5  5  3  1  2.6471
Ne 1.2800 2.0000 1.0000 2.1333 2.0000 2.9091 1.0000 2.9091 1.2800 1.6842 1.0000 2.9091 1.2800 4.0000 3.2000 2.4615 1.0000 2.0027
H 0.2188 0.5000 0.0000 0.5313 0.5000 0.6563 0.0000 0.6563 0.2188 0.4063 0.0000 0.6563 0.2188 0.7500 0.6875 0.5938 0.0000 0.3879
He 0.2500 0.5714 0.0000 0.6071 0.5714 0.7500 0.0000 0.7500 0.2500 0.4643 0.0000 0.7500 0.2500 0.8571 0.7857 0.6786 0.0000 0.4433
Ho 0.2500 1.0000 0.0000 0.2500 0.5000 1.0000 0.0000 0.7500 0.2500 0.5000 0.0000 0.5000 0.2500 1.0000 0.7500 0.7500 0.0000 0.4559
PIC 0.1948 0.3750 0.0000 0.4683 0.3750 0.6050 0.0000 0.6050 0.1948 0.3706 0.0000 0.6050 0.1948 0.7119 0.6533 0.5112 0.0000 0.3450



N  36  36  36  36  36  36  36  36  36  36  36  36  36  36  36  36  36  36
Na 4  3  2  9  5  7  5  7  7  3  4  10  9  6  8  4  1  5.5294
Ne 1.8920 1.5643 1.0282 4.3056 2.1690 2.3650 1.3787 2.7961 1.6897 1.2552 1.3340 2.7692 1.5238 2.0506 2.4971 1.8292 1.0000 1.9675
H 0.4715 0.3607 0.0274 0.7677 0.5390 0.5772 0.2747 0.6424 0.4082 0.2033 0.2504 0.6389 0.3438 0.5123 0.5995 0.4533 0.0000 0.4159
He 0.4781 0.3658 0.0278 0.7786 0.5466 0.5853 0.2786 0.6514 0.4139 0.2062 0.2539 0.6479 0.3486 0.5196 0.6080 0.4597 0.0000 0.4218
Ho 0.3611 0.3333 0.0278 0.6111 0.3056 0.5833 0.2500 0.5278 0.4722 0.1667 0.2778 0.6667 0.3056 0.5000 0.6667 0.2778 0.0000 0.3725
PIC 0.3841 0.3191 0.0270 0.7394 0.4830 0.5513 0.2639 0.5953 0.3751 0.1929 0.2383 0.6051 0.3342 0.4892 0.5675 0.3909 0.0000 0.3857




N  17  17  17  17  17  17  17  17  17  17  17  17  17  17  17  17  17  17
Na 3  4  1  9  4  7  4  7  6  2  2  9  8  7  6  5  2  5
Ne 1.8824 1.6898 1.0000 4.4912 2.1974 4.3761 1.4841 3.3464 3.3032 1.2047 1.2047 2.8132 3.6056 3.3684 2.7826 2.3063 1.0644 2.4777
H 0.4688 0.4082 0.0000 0.7773 0.5449 0.7715 0.3262 0.7012 0.6973 0.1699 0.1699 0.6445 0.7227 0.7031 0.6406 0.5664 0.0605 0.4925
He 0.4839 0.4214 0.0000 0.8024 0.5625 0.7964 0.3367 0.7238 0.7198 0.1754 0.1754 0.6653 0.7460 0.7258 0.6613 0.5847 0.0625 0.5084
Ho 0.1250 0.3750 0.0000 0.6875 0.4375 0.9375 0.3125 0.8750 0.7500 0.1875 0.1875 0.6875 0.7500 0.6875 0.8125 0.5000 0.0625 0.4926
PIC 0.3589 0.3750 0.0000 0.7482 0.4717 0.7398 0.3080 0.6554 0.6470 0.1555 0.1555 0.6190 0.6865 0.6562 0.5951 0.5317 0.0587 0.4566




N  63  63  63  63  63  63  63  63  63  63  63  63  63  63  63  63. 63  63
Na 4  5  2  11  5  8  6  11  9  3  4  13  13  9  9  6  2  7.0588
Ne 1.8518 1.6606 1.018 5.2617 2.3957 3.2049 1.3779 3.1518 2.3677 1.2689 1.2701 3.1019 1.9436 2.901 2.7545 2.5128 1.018 2.2977
H 0.4600 0.3978 0.0177 0.8099 0.5826 0.6880 0.2742 0.6827 0.5776 0.2119 0.2127 0.6776 0.4855 0.6553 0.6370 0.6020 0.0177 0.4700
He 0.4641 0.4014 0.0179 0.8172 0.5878 0.6942 0.2767 0.6889 0.5829 0.2138 0.2146 0.6837 04899 0.6612 0.6427 0.6075 0.0179 0.4743
Ho 0.2857 0.3929 0.0179 0.6071 0.3571 0.7143 0.25 0.6429 0.5357 0.1964 0.2321 0.6607 0.4286 0.5893 0.7143 0.375 0.0179 0.4128
PIC 0.3696 0.3531 0.0175 0.7897 0.5034 0.6588 0.2652 0.6365 0.5194 0.2013 0.2033 0.6514 0.4684 0.6257 0.6122 0.5287 0.0175 0.4366
  注:N:样本数;Na:等位基因数;Ne:有效等位基因数;H:Nei’s基因多样性;He:期望杂合度;Ho:观测杂合度;PIC:多态信息含量.
2.3 大叶藻居群间的遗传分化与基因流
大叶藻不同居群间的遗传分化系数的数值显
示(表3),担子岛与雨岱山居群间的遗传分化水平
最高(遗传分化系数为0.1226)。担子岛与荣成褚
岛居群间次之(遗传分化系数为0.0991),雨岱山与
荣成褚岛间的遗传分化水平最低(遗传分化系数为
111第2期 田萍萍等:烟威沿海大叶藻居群遗传多样性研究及对海草场修复的启示
0.0534)。据基因流的数值判断(表3),雨岱山与荣
成褚岛居群间的基因交流最频繁 (基因流为
4.4344),担子岛与荣成褚岛居群间次之(基因流为
2.2728),担子岛与雨岱山居群间的基因交流最低
(基因流为1.7895)。
用分子方差分析对大叶藻的变异分布模式进
行计算,所得结果显示大叶藻海草不同居群间均存
在极显著的遗传分化。其中89.51%的变异存在于
种群之内,10.49%的变异存在于种群之间(表4)。
表3 大叶藻不同居群间的遗传分化系数和基因流
遗传分化 遗传分化系数 基因流
担子岛与雨岱山居群间 0.1226  1.7895
担子岛与荣成褚岛居群间 0.0991  2.2728
雨岱山与荣成褚岛居群间 0.0534  4.4344
表4 大叶藻不同居群间SSR结果的分子方差分析
变异
来源
自由度
离差
平方和
方差
分量
方差分量
比率/%

居群间 2  32.66  0.45  10.49  P<0.001
居群内 109  415.79  3.81  89.51  P<0.001
2.4 大叶藻居群间的聚类分析
利用PopGen version 1.32软件计算大叶藻3
个居群间的Nei’s无偏差遗传距离及相似性指数,
结果见表5。雨岱山群体和荣成褚岛群体的遗传距
离最近,雨岱山群体与担子岛群体的遗传距离最
远。根 据 遗 传 距 离 采 用 软 件 MEGA4.0 的
UPGMA法进行聚类分析(图2),雨岱山群体与荣
成褚岛群体先聚在一起,再与担子岛聚在一起,这
在一定程度上反映了群体间的亲缘关系的远近。
该结果与群体间的遗传距离远近相一致。
表5 大叶藻3个居群间的的Nei’s无偏差遗传距离及相似性指数
群体 担子岛 雨岱山 荣成褚岛
担子岛 0.8202  0.8572
雨岱山 0.1982  0.9151
荣成褚岛 0.1541  0.0888
  注:对角线以上为相似性指数;对角线以下为遗传距离.
图2 大叶藻3个居群的UPGMA聚类图
3 讨 论
3.1 不同地理位置大叶藻种群遗传多样性分析
本研究用17条引物对烟威沿海3个大叶藻居
群的微卫星进行了分析,共检测到120个等位基
因,不同位点的等位基因数为2~13个,平均为
7.06个;观测杂合度为0.0179~0.7143,平均为
0.4128;期望杂合度为0.0179~0.8172,平均为
0.4743。Reusch等[12]利用6个位点对北半球12~
10 000km的空间范围内的12个大叶藻种群进行
微卫星分析,共得到67个等位基因,不同位点等位
基因数目为3.3~6.7个,平均为4.7个;期望杂合
度为0.32~0.61,平均为0.48。本研究结果与
Reusch等[13]的结果比较,检测到的等位基因数目
多与使用的微卫星标记多少有关;等位基因数目和
期望杂合度的最小值偏小,最大值偏大,与微卫星
标记的多态性信息含量有关;等位基因的平均值
高,说明本研究的群体有更丰富的遗传多样性;期
望杂合度的平均值相接近,说明遗传变异程度
相似。
根据不同地理位置的大叶藻种群各个遗传多
样性指标得知,在等位基因离散程度及群体变异程
度方面,荣成褚岛的在3个居群中最高,雨岱山次
之,担子岛最低;而遗传丰富度方面,雨岱山仅稍高
于荣城褚岛而居第一位,担子岛最低。可见荣成褚
岛大叶藻群体的遗传多样性及群体变异程度在3
个居群中均较高,雨岱山次之,担子岛最低。
由于近年来烟威沿海部分海岸大量投放礁石
等人为因素的影响,在雨岱山海域能见度较高的海
域,可见到大块裸露的海底,大叶藻在海底呈斑块
状分布,斑块稀疏,除了大叶藻还有数量较少的丛
生大叶藻同区域分布。在担子岛及荣成褚岛能见
度高的海域,几乎看不到裸露的海底,大叶藻与丛
生大叶藻同区域密集的分布,可见这两块区域的海
草场保留较完好。
3.2 大叶藻的遗传分化与基因流
本研究中的3个大叶藻居群中两两居群间的
遗传分化系数为0.0534~0.1226,种群间已呈中度
遗传分化,两两居群间的基因流均大于1,说明居群
间有较强的基因流,其遗传分化可能是由历史大海
草场的遗留小片段居群产生。
烟台担子岛、雨岱山及威海荣成褚岛在地理位
置上连续分布,这就使得大叶藻可以借助海运活动
211 水 产 科 学 第33卷
传播繁殖枝、种子或植株,为基因流的发生提供了
可能,但这种基因流并非定向,无法准确的推测。
在这3个居群中,若想提高某一居群的遗传多样性
水平,可以通过移栽或播种的方式人为的提高3个
居群间的基因交流。
3.3 对山东半岛大叶藻海草场修复的启示
在烟台担子岛36个采样点潜水,只采集到10
株大叶藻样品,其余26株为丛生大叶藻,担子岛海
域的大叶藻数量较少。江鑫等[13]曾报道水深和底
质等环境因子对大叶藻分布有重要的影响,可能担
子岛海域的底质环境不适合大叶藻分布,遗传多样
性的高低只是影响大叶藻分布的因素之一。担子
岛海域丛生大叶藻数量很多说明此地底质环境更
适合丛生大叶藻的生长分布,因此担子岛海域不适
合进行大叶藻的移植和修复,对担子岛丛生大叶藻
的遗传多样性水平进行分析研究,并对丛生大叶藻
自然资源进行保护和利用会更有意义。
在雨岱山38个采样点潜水采集到36株大叶藻
样品,样品数量较多,可见雨岱山海域比较适合大
叶藻生长,但微卫星分析结果显示遗传多样性却较
低,说明此地的大叶藻自然资源是需要保护和修复
的。在威海荣成褚岛的31个采样点潜水采集到17
株大叶藻样品,样品数量相对较少但本地大叶藻的
遗传多样性及群体变异程度均较高,对环境变化的
适应能力和进化潜力都较大,可以为雨岱山提供移
植修复或种子补充的材料。
海草移植不仅要考虑遗传多样性的高低,还应
考虑环境因子的变化。所以,从本地环境中引入移
植修复植株,对当地的环境具有高的适应力,从而
会提高移植植株的成活率。
烟威沿海地区以前是一大片连续的海草场,这
三个居群是大海草场退化后的小片段居群,保留了
更多相同的原始遗传结果信息[14-16],这样在移植修
复或种子补充时避免了引入新的植株可能造成的
遗传污染和环境选择压力。因此大叶藻移植修复
时,应选择遗传多样性高的本地居群,并对遗传多
样性低的居群进行重点保护。
参考文献:
[1] 杨宗岱.中国海草生态学的研究[J].海洋科学,1982,6
(2):34-37.
[2] 杨宗岱,吴宝铃.中国海草场的分布、生产力及其结构
与功能的初步探讨[J].生态学报,1981,1(1):84-89.
[3] 杨宗岱,吴宝铃.青岛近海的海草场及其附生生物[J].
黄渤海海洋,1984,2(2):56-67.
[4] Shorts F T,Wylie-Echeverria S.Natural and human-
induced disturbance in seagrass[J].Environ Conserv,
1996,23(1):17-27.
[5] Hemminga M A,Duarte C M.Seagrass ecology[M].
Cambridge:Cambridge University Press,2000.
[6] Orth R J,Carruthers T J B,Dennison W C,et al.A
global crisis for seagrass ecosystems[J].Bioscience,
2006,56(12):87-96.
[7] Waycott M,Duarte C M,Carruthers T J B,et al.
Accelerating loss of seagrasses across the globe
threatens coastal ecosystems[J].PNAS,2009,106
(30):12377-12381.
[8] 范航清,石雅君,邱广龙.中国海草植物[M].北京:海
洋出版社,2009:11-13.
[9] Doyle J J,Doyle J L.A rapid DNA isolation procedure
for smal quantities of fresh leaf tissue[J].Phytochemistry
Buletin,1987,19(1):11-15.
[10]Reusch T B H,Stam W T,Olsen J L.Size and
estimated age of genets in eelgrass Zostera marina L.
assessed with microsatelite markers[J].Marine Biology,
1999,133(3):519-525.
[11]Wang W,You F,Gao T X,et al.Genetic variations at
ten microsatelite loci in natural and cultured stocks of
left eyed flounder Paralichthys oliveceus in Shandong
coastal waters[J].Oceanologia Et Limnologia Sinica,
2004,35(6):530-537.
[12]Reusch T B H,Stam W T,Olsen J L.A microsatelite-
based estimation of clonal diversity and population
subdivision in Zostera marina,a marine flowering
plant[J].Molecular Ecology,2000,9(2):127-140.
[13]江鑫,潘金华,韩厚伟,等.底质与水深对大叶藻和丛
生大叶藻分布的影响[J].大连海洋大学学报,2012,27
(2):101-104.
[14]Olsen J L,Stam W T,Coyer J A,et al.North Atlantic
phylogeography and large-scale population differentiation
of the seagrass Zostera marina L.[J].Molecular
Ecology,2004,13(7):1923-1941.
[15]Hewitt G M.Some genetic consequences of ice ages,
and their role in divergence and speciation[J].Biology
Journal of the Linnean Society,1996,58(3):247-276.
[16]Widmer A,Lexer C.Glacial refugia:sanctuaries for
alelic richness,but not for gene diversity[J].Trends
in Ecology and Evolution,2001,16(6):267-269.
311第2期 田萍萍等:烟威沿海大叶藻居群遗传多样性研究及对海草场修复的启示
Genetic Diversity and Differentiation of Eelgrass Zostera marina
along Yantai and Weihai Coasts by Simple Sequence Repeat(SSR),
in Reference to Conservation and Remediation of Seagrass Bed
TIAN Ping-ping,LI Xiao-jie,ZHANG Li-nan,JIANG Xin,PAN Jin-hua,YU Shen-hui,PENG Jie
(National Algae Engineering and Technique Research Center,Dongfang
Ocean Science and Technology Co.Ltd.,Yantai 264003,China)
Abstract:Seventeen pairs of Simple Sequence Repeat(SSR)primers selected from 26primers in a total of
57individuals of eelgrass Zostera marina were applied to study genetic diversity and genetic differentiation
in 3populations of the eelgrass along Yantai and Weihai coasts(Chudao Peninsula,RZM;Danzi Island,
DZM;Gulf of Yudai Hil,YZM).The 17loci were al found to be polymorphism,and the aleles(Na)
had 120in number,with an average of 7aleles per locus.There were average effective number of aleles
(Ne)of 2.30,expected heterozygosity(He)of 0.4743,observed heterozygosity(Ho)of 0.4128and Nei’
s gene diversity(H)of 0.4700,the maximal genetic diversity in RZM population,folowed by YZM and
the minimum in DZM population.The value of Fst(the average of genetic differentiation)was ranged from
0.0534to 0.1226and Nm(gene flow)from 1.7895to 4.4344among the 3populations,indicating that the
genetic differentiation may be attributed to meadow fragmentation in history.The AMOVA (analysis of
molecular variance)showed that there was 89.51%of genetic variation within populations,and 10.49%
among populations.The result of UPGMA (unweighted pair-group method with arithmetic means)
dendrogram of the 3seagrass populations was found to be consistent with results of the genetic distance
among them.Overal,the relatively lower genetic diversity in YZM population implied that the population
needed sufficient conservation and remediation to increase the adaptive capacity to environmental changes
and evolutionary potentials.The relatively lowest genetic diversity in DZM population was found to be
attributed to the unsuitability of local substrate.Otherwise,RZM population showed relatively higher
genetic diversity and differentiation,which is supposed to provide materials for transplantation of seagrass
and supplement of seeds to other population in Yantai and Weihai coasts.
Key words:Zostera marina;SSR;genetic diversity;seagrass meadow remediation
411 水 产 科 学 第33卷