全 文 ：
摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 (SHENGTAI XUEBAO)
摇 摇 第 33 卷 第 9 期摇 摇 2013 年 5 月摇 (半月刊)
目摇 摇 次
前沿理论与学科综述
可持续发展研究的学科动向 茶摇 娜,邬建国,于润冰 (2637)……………………………………………………
代谢异速生长理论及其在微生物生态学领域的应用 贺纪正,曹摇 鹏,郑袁明 (2645)…………………………
植物内生菌促进宿主氮吸收与代谢研究进展 杨摇 波,陈摇 晏,李摇 霞,等 (2656)………………………………
中国园林生态学发展综述 于艺婧,马锦义,袁韵珏 (2665)………………………………………………………
个体与基础生态
基于最小限制水分范围评价不同耕作方式对土壤有机碳的影响 陈学文,王摇 农,时秀焕,等 (2676)…………
草原土壤有机碳含量的控制因素 陶摇 贞,次旦朗杰,张胜华,等 (2684)…………………………………………
外源钙离子与南方菟丝子寄生对喜旱莲子草茎形态结构的影响 车秀霞,陈惠萍,严巧娣,等 (2695)…………
毛竹出笋后快速生长期茎秆色素含量与反射光谱的相关性 刘摇 琳,王玉魁,王星星,等 (2703)………………
巴郎山异型柳叶片功能性状及性状间关系对海拔的响应 冯秋红,程瑞梅,史作民,等 (2712)…………………
外源磷或有机质对板蓝根吸收转运砷的影响 高宁大,耿丽平,赵全利,等 (2719)………………………………
不同猎物饲喂对南方小花蝽捕食量和喜好性的影响 张昌容,郅军锐,莫利锋 (2728)…………………………
捕食风险对东方田鼠功能反应格局的作用 陶双伦,杨锡福,姚小燕,等 (2734)…………………………………
基于线粒体细胞色素 c氧化酶亚基 I基因序列的帘蛤科贝类分子系统发育研究
程汉良,彭永兴,董志国,等 (2744)
………………………………
……………………………………………………………………………
不同实验生态环境对海刺猬遮蔽行为的影响 常亚青,李云霞,罗世滨,等 (2754)………………………………
种群、群落和生态系统
基于 RS与 GIS的赣江上游流域生态系统服务价值变化 陈美球,赵宝苹,罗志军,等 (2761)…………………
长江口及邻近海域富营养化指标响应变量参照状态的确定 郑丙辉,朱延忠,刘录三,等 (2768)………………
长江口及邻近海域富营养化指标原因变量参照状态的确定 郑丙辉,周摇 娟,刘录三,等 (2780)………………
鸭绿江口及邻近海域生物群落的胁迫响应 宋摇 伦,王年斌,杨国军,等 (2790)…………………………………
杭州西溪湿地大型底栖动物群落特征及与环境因子的关系 陆摇 强,陈慧丽,邵晓阳,等 (2803)………………
生物土壤结皮对荒漠土壤线虫群落的影响 刘艳梅,李新荣,赵摇 昕,等 (2816)…………………………………
大棚模拟条件下角倍蚜春季迁飞数量动态及其与气象因子的关系 李摇 杨,杨子祥,陈晓鸣,等 (2825)………
宁南山区植被恢复对土壤团聚体水稳定及有机碳粒径分布的影响 程摇 曼,朱秋莲,刘摇 雷,等 (2835)………
1958—2008 年太白山太白红杉林碳循环模拟 李摇 亮,何晓军,胡理乐,等 (2845)……………………………
不同干扰对黄土区典型草原物种多样性和生物量的影响 陈芙蓉,程积民,刘摇 伟,等 (2856)…………………
乌拉山自然保护区白桦种群的年龄结构和点格局分析 胡尔查,王晓江,张文军,等 (2867)…………………
西南干旱对哀牢山常绿阔叶林凋落物及叶面积指数的影响 杞金华,章永江,张一平,等 (2877)………………
阿尔泰山小东沟林区乔木物种丰富度空间分布规律 井学辉,曹摇 磊,臧润国 (2886)…………………………
景观、区域和全球生态
太湖流域生态风险评价 许摇 妍,高俊峰,郭建科 (2896)…………………………………………………………
基于 GIS的关中鄄天水经济区土地生态系统固碳释氧价值评价 周自翔,李摇 晶,冯雪铭 (2907)………………
资源与产业生态
淹水条件下控释氮肥对污染红壤中重金属有效性的影响 梁佩筠,许摇 超,吴启堂,等 (2919)…………………
研究简报
高温强光对小麦叶绿体 Deg1 蛋白酶和 D1 蛋白的影响及水杨酸的调节作用
郑静静,赵会杰,胡巍巍,等 (2930)
…………………………………
……………………………………………………………………………
不同 CO2 浓度变化下干旱对冬小麦叶面积指数的影响差异 李小涵,武建军,吕爱锋,等 (2936)……………
期刊基本参数:CN 11鄄2031 / Q*1981*m*16*308*zh*P* ￥ 90郾 00*1510*32*
室室室室室室室室室室室室室室
2013鄄05
封面图说: 肥美的当雄草原———高寒草甸是在寒冷的环境条件下,发育在高原和高山的一种草地类型。 其植被组成主要是多
年生草本植物,冬季往往有冰雪覆盖,土壤主要为高山草甸土。 当雄草原位于藏北高原, 藏南与藏北的交界地带,
海拔高度为 5200—4300m, 受海洋性气候影响,呈现高原亚干旱气候,年平均降水量 293—430mm。 主要有小嵩草草
甸、藏北嵩草草甸和沼泽草甸等,覆盖度为 60%—90% ,其中小嵩草草甸分布面积最大,连片分布于广阔的高原面
上。 高寒草甸草层低,草质良好,是畜牧业优良的夏季牧场。
彩图及图说提供: 陈建伟教授摇 北京林业大学摇 E鄄mail: cites. chenjw@ 163. com
第 33 卷第 9 期
2013 年 5 月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol. 33,No. 9
May,2013
http: / / www. ecologica. cn
基金项目:江苏省自然科学基金项目资助(BK2008191);江苏省“六大人才高峰冶项目资助(07鄄G鄄015)
收稿日期:2012鄄02鄄03; 摇 摇 修订日期:2012鄄07鄄03
*通讯作者 Corresponding author. E鄄mail: CHL3139@ 163. com
DOI: 10. 5846 / stxb201202030140
程汉良,彭永兴,董志国,易乐飞,孟学平,申欣,周旻纯,陈冬勤.基于线粒体细胞色素 c氧化酶亚基 I基因序列的帘蛤科贝类分子系统发育研究.
生态学报,2013,33(9):2744鄄2753.
Cheng H L, Peng Y X, Dong Z G, Yi L F, Meng X P, Shen X, Zhou M C, Chen D Q. Phylogenetic analysis of Veneridae (Mollusca: Bivalvia) based on
the mitochondrial cytochrome c oxidase subunit I gene fragment. Acta Ecologica Sinica,2013,33(9):2744鄄2753.
基于线粒体细胞色素 c氧化酶亚基 I基因序列的
帘蛤科贝类分子系统发育研究
程汉良*,彭永兴,董志国,易乐飞,孟学平,申摇 欣,周旻纯,陈冬勤
(淮海工学院,江苏省海洋生物技术重点实验室, 连云港摇 222005)
摘要:对 21 种帘蛤科贝类线粒体细胞色素 c氧化酶亚基 I(cytochrome c oxidase subunit I, COI)基因核苷酸序列进行了分析,以
探讨这一序列在种质鉴定、分子系统发生研究中的应用价值。 测序结果表明,所有物种扩增片段长度均为 707 bp(含引物),序
列 A+T含量(62. 4%—67. 8% )明显高于 G+C 含量。 物种间共有变异位点 379 个,其中简约信息位点 334 个;此区段共编码
235 个氨基酸,种间共有氨基酸变异位点 100 个。 以 COI基因片段序列为标记,用中国蛤蜊(Mactra chinensis)作外群,构建了 35
种帘蛤科贝类(其中 14 种贝类 COI序列从 GenBank下载)的系统发生树,结合拓扑结构分析和序列比对分析,结果表明:支持
将短文蛤(Meretrix petechinalis)和丽文蛤(M. lusoria)订为文蛤(M. meretrix)的同物异名的观点,建议将丽文蛤和短文蛤订为文
蛤的地理亚种;支持将薄片镜蛤(Dosinia corrugata)和 D. angulosa订为 2 个独立种的观点;认为将波纹巴非蛤(Paphia undulata)
和织锦巴非蛤(P. textile)订为 2 个独立种是合适的。 COI基因序列含有丰富的遗传信息,适合作为帘蛤科贝类种群遗传结构
和系统发生研究的分子标记。
关键词:帘蛤科;线粒体 DNA;细胞色素 c氧化酶亚基 I;系统发生
Phylogenetic analysis of Veneridae (Mollusca: Bivalvia) based on the
mitochondrial cytochrome c oxidase subunit I gene fragment
CHENG Hanliang*, PENG Yongxing, DONG Zhiguo, YI Lefei, MENG Xueping, SHEN Xin, ZHOU Minchun,
CHEN Dongqin
Jiangsu Key Laboratory of Marine Biotechnology, HuaiHai Institute of Technology, Lianyungang 222005, China
Abstract: Sequence analysis based on the mitochondrial cytochrome c oxidase subunit I ( COI) gene fragment was
conducted for 21 clam species belonging to the family Veneridae to determine the utility of this sequence in identifying
phylogeographic and phylogenetic structure. The DNAs of 21 clam species were extracted and subjected to PCR using
primers COI鄄F and COI鄄R. The resultant COI fragment was 707 bp in all species, with A+T contents ranging from 62.
4%—67. 8% . The COI gene sequences of all 21 species were analyzed using MEGA 5. 0 software. Interspecific COI
sequence divergences was very high, ranging from 7. 2%—38. 2% , mainly as a result of transitions and transversions. The
minimum value of 7. 2% was observed between Meretrix meretrix and Meretrix lusoria, and the maximum value of 38. 2%
was between Tapes literata and Cyclina sinensis. M. lusoria exhibited 0. 4% intraspecific sequence divergence among three
sequenced individuals. However, for other species, the COI sequences were identical among the three sequenced
individuals for each species. An analysis of COI gene sequence variation among 21 species revealed 379 variable sites, of
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which 334 were parsimony鄄informative sites, with 72 transitions ( si) and 93 transversions ( sv) ( si / sv=0. 8) . Meanwhile,
no indels ( insertions / deletions) were detected in the COI sequences from any samples. The percentage of interspecific
sequence divergence within the same genus, intergeneric sequence divergence within the same subfamily, and those between
subfamilies were analyzed. The mean values were 12. 5%—27. 3% , 19. 7%—29. 0% and 29. 2% , respectively. The COI
fragment encodes 235 amino acids, of which 100 sites were variable. A phylogenetic tree of 35 Veneridae clams was
constructed based on the COI nucleotide sequences, with Mactra chinensis as an outgroup species. Tree topologies showed
that all species of Veneridae are in the same group, forming a clade distinct from the outgroup species. Within Veneridae,
six species of the subfamily Dosininae formed a clade with a bootstrap value of 75% . Two species of the subfamily
Venerinae formed another clade with a bootstrap value of 93% . All species of the subfamily Meretricinae formed a
monophyletic group with a bootstrap value of 70% , in which M. meretrix, M. lusoria and Meretrix petechialis were first
clustered with a high bootstrap value of 99% . This result indicated that M. meretrix, M. lusoria, and M. petechialis have a
closer relationship than other species. An analysis of tree topology and sequence alignment indicated that M. lusoria, M.
petechialis, and M. meretrix are closely related species. The data support the viewpoint that M. petechialis and M. lusoria
should be treated as synonymous with M. meretrix, and may be described as two geographical subspecies. The data also
support the perspective that Dosinia corrugata and Dosinia angulosa are two distinct species. The validity of Paphia
undulata and Paphia textile as different species is also supported. This result reveals that the COI gene is an appropriate
marker for studies in phylogeny and phylogeography of the Veneridae clams.
Key Words: veneridae; mitochondrial DNA; cytochrome c oxidase subunit I; phylogeny
帘蛤科(Veneridae)贝类隶属于软件动物门(Mollusca)、双壳纲(Bivalvia)、帘蛤目(Venerioda)。 该科是双
壳贝类中最大的一个科,约有 500 多种,很多种类具有重要的商业价值[1]。 1951 年 Keen发表的“双壳类帘蛤
科建议分类大纲冶和 1954 年发表的“双壳类帘蛤科的命名要点冶2 篇文章初步构建了该科的分类系统[2鄄3],尔
后的学者虽有所修改和补充,但大都以此分类系统为基础。 我国贝类学家庄启谦在其《中国动物志———软件
动物门:双壳纲:帘蛤科》一书中,记载了中国沿海的 12 个亚科,28 属,17 个亚属共 88 种帘蛤科贝类,并参考
Fischer鄄Piette等的系列著作,在属与亚属上进行了一些修正[4]。 由于帘蛤科种类多,形态变异大,不同学者对
其分类系统的安排和演化等问题所持观点不尽相同,争议颇多,这些争议依靠传统的形态学方法难以解决。
近几年分子生物学技术的发展为探讨帘蛤科贝类系统分类和演化等问题提供了一条新的途径。 国内外基于
DNA序列的帘蛤科分子系统学研究已做了一些工作,解决了一些问题[1,5鄄14]。 但对中国沿海帘蛤科的系统发
育还缺乏全面、系统研究。
本文以中国沿海帘蛤科 8 个亚科,13 个属的 21 种贝类为研究对象,采用特异引物 PCR扩增线粒体 DNA
的 COI基因片段序列并测序,可望为解决帘蛤科传统分类的一些难点问题提供新的思路和理论依据。 该研
究不仅对于阐明帘蛤科的系统演化关系有基础性理论意义,而且对我国帘蛤种质资源保护与合理开发等具有
实际指导意义。
1摇 材料与方法
1. 1摇 样品收集
试验样品包括 21 种帘蛤科贝类,每物种至少采样 30 个个体。 所有标本均保存于 95%酒精中,样品的分
类地位、采集地、凭证标本号和 GenBank登录号等信息见表 1。 此外,还从 GenBank 中下载了 15 种帘蛤科贝
类的相关序列用于聚类分析(表 1)。
1. 2摇 DNA提取
每物种取 3 个个体用于 DNA 提取,方法是取后闭壳肌 50 mg 左右,参照 Winnepenninckx 的方法提取总
DNA[15],总 DNA溶于 TE中,-20 益保存备用。
5472摇 9 期 摇 摇 摇 程汉良摇 等:基于线粒体细胞色素 c氧化酶亚基 I基因序列的帘蛤科贝类分子系统发育研究 摇
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表 1摇 本研究所用物种、凭证标本号、采样地点、缩写和 COI基因片段 GenBank登录号
Table 1摇 Species, specimen voucher, localities, abbreviations and GenBank access number of COI gene fragment in this study
物种
Species
凭证标本号
Specimen voucher
采样地点
Localities
缩写
Abbr.
亚科
Subfamily
GenBank登录号
Accession No.
本研究 This study
仙女蛤属 Callista brevisiphonata Cheng200904LYG 连云港 CaCbr 仙女蛤亚科 Callistinae JN898931
薄片镜蛤 Dosinia (Dosinella) corrugata Cheng200805DL 大连 DoDco 镜蛤亚科 Dosininae JN898932
波纹巴非蛤 Paphia undulata Cheng201005XT 汕头 TaPun 缀锦蛤亚科 Tapetinae JN898933
等边浅蛤 Gomphina aequilatera Cheng201005NJD1 南麂岛 TaGae 缀锦蛤亚科 Tapetinae JN898934
丽文蛤 Meretrix lusoria Cheng201005NJD2 南麂岛 MeMlu1MeMlu2 文蛤亚科 Meretricinae
JN898935
JN898936
巧楔形蛤 Sunetta concinna Cheng201005NJD3 南麂岛 SuSco 楔形蛤亚科 Sunettinae JN898937
织锦巴非蛤 Paphia textile Cheng200911HK1 海口 TaPte 缀锦蛤亚科 Tapetinae JN898938
裂纹格特蛤 Marcia (Katelysia) hiantina Cheng 200911HK2 海口 TaMhi 缀锦蛤亚科 Tapetinae JN898939
皱纹蛤 Periglypta puerpera Cheng 200911HK3 海口 VePpu 帘蛤亚科 Venerinae JN898940
缀锦蛤 Tapes literata Cheng 200911HK4 海口 TaTli 缀锦蛤亚科 Tapetinae JN898941
钝缀锦蛤 Tapes dorsatus Cheng 200911HK5 海口 TaTdo 缀锦蛤亚科 Tapetinae JN898942
棕带仙女蛤 Callista erycina Cheng 200911HK6 海口 CaCer 仙女蛤亚蛤 Callistinae JN898943
帘文蛤 Meretrix lyrata Cheng 200911HK7 海口 MeMly 文蛤亚科 Meretricinae JN898944
和蔼巴非蛤 Paphia (Paphia) amabilis Cheng 200911HK8 海口 TaPam 缀锦蛤亚科 Tapetinae JN898945
巴非蛤 Paphia (Paphia) papilionacea Cheng200805LYG1 连云港 TaPpa 缀锦蛤亚科 Tapetinae JN898946
菲律宾蛤仔 Ruditapes philippinarum Cheng200805LYG2 连云港 TaRph 缀锦蛤亚科 Tapetinae JN898947
日本镜蛤 Dosinia (Phacosoma) japonica Cheng200805LYG4 连云港 DoDja 镜蛤亚科 Dosininae JN898948
文蛤 Meretrix meretrix Cheng200805LYG5 连云港 MeMme 文蛤亚科 Meretricinae JN898949
硬壳蛤 Mercenaria mercenaria Cheng200805LYG6 连云港 ChMme 雪蛤亚科 Chioninae JN898950
紫石房蛤 Saxidomus purpuratus Cheng200805LYG7 连云港 CaSpu 仙女蛤亚蛤 Callistinae JN898951
青蛤 Cyclina sinensis Cheng200805LYG8 连云港 CyCsi 青蛤亚科 Cyclininae JN898952
GenBank下载 Download from GenBank
江户布目蛤 Protothaca jedoensis 雪蛤亚科 Chioninae HM124607
Dosinia (Dosinella) angulosa 镜蛤亚科 Dosininae HM124574
帆镜蛤 Dosinia (Bonartemis) histrio 镜蛤亚科 Dosininae HQ703155
Dosinia victoriae 镜蛤亚科 Dosininae DQ184801
射带镜蛤 Dosinia (Phacosoma) troscheli 镜蛤亚科 Dosininae HM124576
扁皱纹蛤 Periglypta compressa 帘蛤亚科 Venerinae HM124606
Callista brevisiphonata 仙女蛤亚科 Callistinae HM124569
日本格特蛤 Marcia japonica 缀锦蛤亚科 Tapetinae HM124600
理纹格特蛤 Marcia marmorata 缀锦蛤亚科 Tapetinae HQ703298
真曲巴非蛤 Paphia (Paphia) euglypta 缀锦蛤亚科 Tapetinae DQ184827
沟纹巴非蛤 Paphia (Paphia) exarata 缀锦蛤亚科 Tapetinae EF367170
Paphia (Paphia) vernicosa 缀锦蛤亚科 Tapetinae DQ184828
杂色蛤 Ruditapes variegata 缀锦蛤亚科 Tapetinae HM124604
斧文蛤 Meretrix lamarckii 文蛤亚科 Meretricinae HM124579
短文蛤 Meretrix petechialis 文蛤亚科 Meretricinae HM124583
外群 Outgroup
中国蛤蜊 Mactra chinensis 帘蛤目, 蛤蜊科 EU118000
1. 3摇 PCR扩增及产物克隆测序
参考 Folmer[16]无脊椎动物 COI通用引物并根据贝类 COI基因序列进行适当调整,设计了 1 对适用于双
6472 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 33 卷摇
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壳贝 类 COI 扩 增 的 引 物, COI鄄F 5忆 寅 AGDACHAATCATAAAGATATTGGHAC 和 COI鄄R 5忆 寅 TAMAC
YTCWGGRTGACCAAAAAAYCA,扩增片段长度预期 707 bp。 PCR 反应体系为 50 滋L,反应体系内含:模板
DNA 2 滋L,10伊buffer 5. 0 滋L (含 20 mmol / L Mg2+ ),dNTP 1. 0 滋L (各含 10 mmol / L),引物各 1. 0 滋L (25
滋mol / L),Taq酶 (MBI) 0. 5 滋L (5 U / 滋L),加 ddH2O至 50 滋L;PCR反应在 Eppendorf的热循环仪上进行,反
应条件为:94 益预变性 4 min;然后是 30 个循环的 PCR反应,每个循环包括 94 益变性 40 s,52 益退火 40 s,72
益延伸 60 s;最后 72 益充分延伸 7 min。 PCR产物用 1. 5%琼脂糖凝胶电泳进行检测,切取目的条带,用 EZ鄄
10 Spin Column DNA Gel Extraction Kit (BBI) 按推荐方法胶回收,将目的片段与 T 载体连接,转化到感受态
DH5琢,蓝白斑筛选,挑白斑用原 PCR引物进行验证,送上海生工采用 M13 通用引物双向测序。
1. 4摇 序列分析
使用 DNAstar 5. 01 软件包中的 SeqMan对正反序列进行拼接,当正反序列不配对时,查阅荧光图进行校
正。 获得的一致序列用 EditSeq进行编辑和分析,采用无脊椎动物线粒体遗传密码把得到 COI 基因片段翻译
成氨基酸序列;用 MegAlign对序列进行比对,并计算差异百分比。 用 MEGA 5. 0 统计变异位点数(同时统计
发生在密码子第 1 位、第 2 位和第 3 位上的变异位点数)、替换( si)和颠换( sv)位点数,以及简约信息位点
(parsim鄄informative site)数,采用相邻连接法(Kimura 2鄄parameter模型, 10000 次重复)进行系统发生分析并构
建基于 COI片段序列的分子系统发生树[17]。
2摇 结果
2. 1摇 帘蛤科贝类 COI基因片段序列分析
对隶属于 8 个亚科的 21 种帘蛤科贝类 COI 基因片段进行了 PCR 扩增并克隆测序,所有序列已提交
GenBank数据库(表 1)。 序列测定结果表明,COI基因片段长度均为 707 bp,A+T含量 62. 4%—67. 8% ,平均
为 64. 9% ,A+T含量明显高于 G+C含量,符合线粒体基因碱基组成特点。 第一密码子位点的 A+T 平均含量
为 57. 7% ,第二密码子的 A+T平均含量为 59. 1% ,第三密码子的 A+T含量最高为 78. 2% 。
用 MEGA软件对 21 种贝类 COI基因片段序列进行了分析,序列差异百分比及碱基差异数见表 2。 种间
序列差异度 7. 2%—38. 2% ,其中文蛤属的文蛤(MeMme)与丽文蛤(MeMlu)最小为 7. 2% ;缀锦蛤亚科的缀
锦蛤(TaTli)与青蛤亚科的青蛤(CyCsi)最大为 38. 2% 。 在 707 个位点中,种间有变异位点 379 个,其中转换
(si)72 处,颠换(sv)93 处,si / sv =0. 8,所有测序个体 COI基因片段序列不存在插入 /缺失(indel);种间简约信
息位点(parsim鄄informative site)334 个。 丽文蛤所测 3 个个体中,发现有种内差异,序列差异百分比为 0. 4% ,
并作为 2 个单倍型(MeMlu1 和 MeMlu2)提交 GenBank。
对 21 种帘蛤科贝类 COI序列在属内种间、亚科内属间和亚科间差异进行了分析(表 3)。 属内不同种之
间序列差异度平均为 12. 5%—27. 3% ,亚科内不同属之间序列差异度平均为 19. 7%—29. 0% ,不同亚科间序
列差异度平均为 29. 2% 。
2. 2摇 帘蛤科 COI基因片段编码氨基酸序列分析
帘蛤科贝类 COI基因片段共编码 235 个氨基酸,其氨基酸序列比对见图 1。
用 MEGA对 21 种帘蛤科贝类的 COI氨基酸序列进行了比对和分析。 碱基替换在氨基酸密码子的第一、
二、三位上都存在,但发生在第三位最多。 种间有碱基变异位点 379 个,其中 101 个发生在密码子第一位,60
个发生在密码子第二位,218 个发生在密码子第三位。 由于密码子的兼并性,一些碱基的替换并不引起氨基
酸的改变。 在 235 个氨基酸中共有 100 个变异位点,其中 82 个是简约信息位点。 最保守的氨基酸为精氨酸
(图 1),在所有 21 种帘蛤科贝类中该氨基酸位点完全相同,表明其对该蛋白功能的重要性。 等边浅蛤
(TaGae)与棕带仙女蛤(CaCer),以及缀锦蛤(VePpu)与仙女蛤(CaCbr)种间分别有碱基变异位点 199 个和
201 个,氨基酸的变异位点数最多均为 63 个,氨基酸差异度最大均为 33. 2% ;而文蛤与丽文蛤间虽有碱基变
异位点 48 个,但氨基酸的变异位点数仅为 1 个,氨基酸差异度只有 0. 4% 。
7472摇 9 期 摇 摇 摇 程汉良摇 等:基于线粒体细胞色素 c氧化酶亚基 I基因序列的帘蛤科贝类分子系统发育研究 摇
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表 3摇 帘蛤科贝类 COI基因片段序列属内种间、属间和亚科间差异百分比 / %
Table 3摇 The interspecies, intergenus and intersubfamiles percentage of sequence divergences / % of COI gene fragment in Veneridae
亚科名
Subfamily
属名
Genus
种类数
Species
属内种间 Interspecies
最小值
Min
最大值
Max.
平均值
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亚科内属间 Intergenus
最小值
Min
最大值
Max.
平均值
Average
亚科间 Intersubfamilies
最小值
Min
最大值
Max.
平均值
Average
仙女蛤亚科 Callistinae Callista 2 23. 8 13. 2 26. 1 19. 7 19. 1 38. 2 29. 2
Saxidomus 1
雪蛤亚科 Chioninae Mercenaria 1
青蛤亚科 Cyclininae Cyclina 1
镜蛤亚科 Dosininae Dosinia 2 15. 9
文蛤亚科 Meretricinae Meretrix 3 7. 2 16. 2 12. 5
楔形蛤亚科 Sunettinae Sunetta 1
缀锦蛤亚科 Tapetinae Gomphina 1 18. 7 37. 7 29. 0
Marcia 1
Paphia 4 15. 8 23. 3 22. 7
Ruditapes 1
Tapes 2 27. 3
帘蛤亚科 Venerinae Periglypta 1
2. 3摇 帘蛤科贝类 COI基因片段序列的聚类分析
以本研究 21 种和 GenBank 下载的 15 种帘蛤科贝类 COI 基因片段核苷酸序列为标记,用蛤蜊科
(Mactridae)的中国蛤蜊(Mactra chinensis)作外群,采用 NJ法构建了帘蛤科贝类的系统发生树(图 2)。
由图 2 可见,基于 COI基因片段核苷酸序列构建的 NJ树拓扑结构显示:帘蛤科全部物种聚为一枝与外群
分开;在帘蛤科贝类中,镜蛤亚科(Dosininae)的 6 个种首先聚为 1 个单元,其结点自展值( bootstrap value,
BPs)为 75% ,其中同属镜蛤属(Dosinia)圆镜蛤亚属(Dosinella)的薄片镜蛤(DoDco)与 D. angulosa聚为一枝,
同属扁镜蛤亚属(Phacosoma)的日本镜蛤(DoDja)与 D. troscheli 聚为一枝,同属南镜蛤亚属(Bonartemis)的
D. histrio与 D. victoriae聚在一起,聚类结果与传统分类一致。 帘蛤亚科(Venerinae)的 2 个种单独聚为一枝,
BPs值为 93% 。 雪蛤亚科(Chioninae)的 2 个种未能聚在一起。 缀锦蛤亚科(Tapetinae)的情况比较复杂,该
亚科 15 个种未能聚为独立一枝,首先,蛤仔属(Ruditapes)的菲律宾蛤仔(TaRph)和杂色蛤(R. variegata),以
及浅蛤属(Gomphina)的等边浅蛤(TAGae)聚为一枝,在该枝中菲律宾蛤仔首先与等边浅蛤聚在一起,BPs 值
为 95% ,而不是先与同属的杂色蛤聚在一起;其次,巴非蛤属(Paphia)、格特蛤属(Marcia)、缀锦蛤属(Tapes)
的种类聚为一枝, BPs 值为 89% ,在该枝中 3 个属的种类互有交叉,不能单独聚在一起。 青蛤亚科
(Cyclininae)、楔形蛤亚科(Sunettinae)、仙女蛤亚科(Callistinae)和文蛤亚科(Meretricinae)的种类聚为一大
枝,BPs值为 96% ,在该枝中,文蛤亚科的种类单独聚为一枝,BPs值 70% ,其中传统分类中的文蛤(MeMme)、
丽文蛤(MeMlu)和短文蛤(M. petechialis)首先聚在一起,BPs值高达 99% ;仙女蛤亚科的 4 个种有 3 个聚在一
起,BPs值 98% ,其中 CaCbr与 Callista brevisiphonata序列差异度 2. 8% ,应属同一物种,但棕带仙女蛤(CaCer)
未能与上述 3 个种聚在一起,而是与青蛤亚科和楔形蛤亚科的种类聚在一起,说明它们之间的亲缘关系较近。
Shimamoto通过对帘蛤科贝壳的细微结构的研究来推断其演化关系,认为文蛤亚科和楔形蛤亚科是从仙女蛤
属的仙女蛤亚属类群发展而来[18],本研究也说明他们之间分歧时间较晚。 由此可见,基于 COI序列的帘蛤科
系统发育关系与传统形态分类既有一致之处,也存在一些分歧。
3摇 讨论
线粒体基因组具有分子量小、突变率高、无组织特异性等特点,被称为生物体种系发生的“分子钟冶,常用
于分子系统学研究。 大量研究表明,在线粒体基因组中,16S rRNA 基因比较保守,适合属及以上阶元系统发
育关系的探讨,而细胞色素 c氧化酶 I(COI)基因变异大于 16S rDNA,含有丰富的遗传信息,系统解析能力较
强,被称为条形码基因 ( barcoding gene),主要用于属、种级系统发育关系研究[19鄄22]。 对韩国海域鲍科
9472摇 9 期 摇 摇 摇 程汉良摇 等:基于线粒体细胞色素 c氧化酶亚基 I基因序列的帘蛤科贝类分子系统发育研究 摇
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图 1摇 帘蛤科 21 种贝类 COI氨基酸序列比对
Fig. 1摇 Alignment of amino acid sequences coded by COI gene fragment across 21 species in Veneridae
下划线氨基酸示保守的精氨酸位点
(Haliotidae)的研究表明:16S rDNA 比 COI 保守,但 2 个序列都能提供有效系统发育信息[19]。 对头足纲
(Cephalopoda)的研究表明,COI适合属内水平的系统关系的分析,而 16S rDNA 则适合更高阶元[20]。 对 7 种
饰贝科(Dreissenidae)贝类的研究发现:Dreissena rostriformis和 D. bugensis 实际上是由于环境不同(淡水和盐
水)而形成的 2 个亚种[21]。 对马蹄螺科(Trochidae)30 个种的系统发育进行了研究,所揭示的种间关系完全
支持传统分类[22]。 Park和 Kim 采用 COI 序列对不同地理种群亚洲蚌(Corbicula)的系统学进行了研究,把
Corbicula划分为河口和淡水两个分枝[23]。
本研究对隶属 8 个亚科,13 个属的 21 种帘蛤科贝类 COI基因片段序列进行了 PCR 扩增,扩增片段长度
均为 707 bp(含引物),扩增片段 A+T含量远高于 G+C 含量,符合线粒体基因的特点。 该研究对于揭示帘蛤
科的系统演化关系,解决传统分类的一些难点问题提供了新的思路和理论依据。
文蛤亚科文蛤属(Meretrix)的种类由于贝壳形态和壳面花纹、色彩变化较大,在种名的运用上存在许多不
一致的看法。 Fisher鄄Piette把 M. petechialis和 M. lusoria 订为 M. meretrix 的同种异名,甚至将众多学者认为
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图 2摇 基于 COI基因核苷酸序列构建的帘蛤科贝类的系统发生树
Fig. 2摇 Tree topology constructed in terms of COI gene fragment sequences of 36 species in Veneridae
以中国蛤蜊(M. chinensis)为外群
是独立种的 M. lamarckii也并入其中。 而 Habe则持不同观点,他认为文蛤属有 5 个种:M. meretrix 产于日本
冲绳、台湾以南和西太平洋;M. lusoria产于日本北海道南部、朝鲜和中国;M. lamarckii产于日本本州、朝鲜和
中国;M. petechialis产于朝鲜、中国沿海;M. lyrata产于东南亚[4]。 本研究丽文蛤采自南麂岛,贝壳后缘大于
前缘,后侧缘末端尖,文蛤采自连云港,贝壳前、后缘等长,后侧缘末端圆,其他形态特征极为相似,基于 COI
序列的聚类分析表明:丽文蛤(MeMlu)首先与短文蛤(M. petechialis)聚为一枝,BPs 值高达 99% (图 2),而且
序列差异度只有 0. 9% ,因此,可以确认它们是同种异名;而文蛤(MeMme)随后与丽文蛤和 M. petechialis聚在
一起,BPs值高达 99% (图 2),虽然文蛤和丽文蛤 COI核苷酸序列差异达 7. 2% (表 2),但 COI 氨基酸序列比
对发现,其氨基酸只有 1 个不同。 Nikula 对鸟蛤科(Cardiidae)的 Cerastoderma glaucum 不同地理种群 COI 基
因片段序列进行了研究,在 129 个测序个体中发现 32 个单倍型,并明显分为两组,组间序列差异 6. 2% [24]。
孔晓瑜的研究发现,中华绒螯蟹和日本绒螯蟹 COI基因片段序列差异为 4. 51% ,并据此支持他们是同一种的
两个地理亚种的观点[25]。 Avise 认为线粒体基因种内遗传距离大部分小于 1% ,只有极少数情况下会大于
2% [26]。 因此,本研究结果认同潘宝平和 Chen等[7,8]的观点,支持将短文蛤和丽文蛤订为文蛤的同物异名,鉴
于它们的 COI序列差异达 7. 2% ,建议将丽文蛤和短文蛤订为文蛤的地理亚种。
镜蛤亚科形态特征的差异度小,鉴定较困难。 关于薄片镜蛤(Dosinia corrugata)和 D. angulosa 的关系,
Habe订为 2 个种,但 Kuroda 和 Habe 随后又把 D. angulosa 合并到 D. corrugata 作为同种异名[4]。 基于 COI
序列的聚类分析表明两个种首先聚在一起,BPs值 68% (图 2),表明它们的亲缘关系较近,但二者的序列差异
度达 11. 9% ,因此,支持将它们定为 2 个种的观点。
缀锦蛤亚科中菲律宾蛤仔(R. philippinarum)和杂色蛤仔(R. variegata)作为两个独立的种,国内对它们
的识别鉴定混乱几十年,往往把花色缤纷的菲律宾蛤仔订名为杂色蛤仔。 同时,这两个种的归属问题一直较
1572摇 9 期 摇 摇 摇 程汉良摇 等:基于线粒体细胞色素 c氧化酶亚基 I基因序列的帘蛤科贝类分子系统发育研究 摇
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为混乱,早期分类学者把它们列入 Venus 属。 1951 年 Keen 把 Ruditapes 作为 Tapes 的亚属,1971 年 Fischer鄄
Piette对缀锦蛤亚科进行订正,把 Ruditapes提升为属[4]。 通过 COI 序列聚类分析,菲律宾蛤仔和杂色蛤仔不
但未能与 Tapes属聚在一起,甚至也未能与缀锦蛤亚科聚为一枝(图 2),同时,菲律宾蛤仔并不是首先与同属
的杂色蛤聚在一起,而是先与等这浅蛤(Gomphina aequilatera)聚在一起,BPs值高达 95% ,菲律宾蛤仔与等边
浅蛤的序列差异度 19. 2% ,也要小于它与杂色蛤的序列差异度 28. 1% 。 本研究结果说明:菲律宾蛤仔和杂色
蛤仔是两个独立种;等边浅蛤的分类地位需要重新考订;蛤仔属(Ruditapes)和浅蛤属(Gomphina)归属亚科也
需重新考订。 潘鹤婷等采用 16S和 COI对缀锦蛤亚科的系统学分析也发现浅蛤属与蛤仔属聚类关系和属间
划分出现交错现象[9],因此,浅蛤属与蛤仔属的种间关系及其归属亚科问题有待今后更深入研究。 波纹巴非
蛤(P. undulata)和织锦巴非蛤(P. textile)这 2 个种在形态上十分近似,是否同物异名存在争议,庄启谦根据
分布上的不同和个体大小、壳的薄厚等差异,将福建采集的样本暂命名为 P. undulata,把海南采集到的样本
暂命名为 P. textile[4]。 本研究波纹巴非蛤采自汕头,个体小,壳较薄,织锦巴非蛤采自海口,个体大,壳较厚,
二者形态上接近,通过 COI 序列聚类分析,波纹巴非蛤(TaPun)和织锦巴非蛤(TaPte)聚为一枝,BPs 值为
91% (图 2),说明它的亲缘关系较近,但经序列比对分析,2 个物种间序列差异度达 16. 7% (表 2),因此,将它
们订为两个独立的种是合适的。
基于 COI基因序列的帘蛤科贝类分子系统发生研究,为解决帘蛤科传统分类的一些难点问题提供新的
思路和理论依据。 研究表明 COI基因片段序列适合帘蛤科贝类种群、种间,甚至属上阶元分子系统学研究,
在帘蛤科贝类系统重建中具有重要意义。
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3572摇 9 期 摇 摇 摇 程汉良摇 等:基于线粒体细胞色素 c氧化酶亚基 I基因序列的帘蛤科贝类分子系统发育研究 摇
ACTA ECOLOGICA SINICA Vol. 33,No. 9 May,2013(Semimonthly)
CONTENTS
Frontiers and Comprehensive Review
Analysis of subject trends in research on sustainable development CHA Na, WU Jianguo, YU Runbing (2637)………………………
Metabolic scaling theory and its application in microbial ecology HE Jizheng, CAO Peng, ZHENG Yuanming (2645)………………
Research progress on endophyte鄄promoted plant nitrogen assimilation and metabolism
YANG Bo, CHEN Yan, LI Xia,et al (2656)
…………………………………………………
………………………………………………………………………………………
Review on the development of landscape architecture ecology in China YU Yijing, MA Jinyi, YUAN Yunjue (2665)………………
Autecology & Fundamentals
Evaluating tillage practices impacts on soil organic carbon based on least limiting water range
CHEN Xuewen,WANG Nong, SHI Xiuhuan, et al (2676)
…………………………………………
…………………………………………………………………………
Controls over soil organic carbon content in grasslands TAO Zhen, CI Dan Langjie, ZHANG Shenghua, et al (2684)………………
Antagonistic interactive effects of exogenous calcium ions and parasitic Cuscuta australis on the morphology and structure of
Alternanthera philoxeroides stems CHE Xiuxia, CHEN Huiping,YAN Qiaodi, et al (2695)………………………………………
Correlation between pigment content and reflectance spectrum of Phyllostachys pubescens stems during its rapid growth stage
LIU Lin, WANG Yukui, WANG Xingxing, et al (2703)
…………
…………………………………………………………………………
Response of leaf functional traits and the relationships among them to altitude of Salix dissa in Balang Mountain
FENG Qiuhong, CHENG Ruimei, SHI Zuomin, et al (2712)
……………………
………………………………………………………………………
Effects of phosphate and organic matter applications on arsenic uptake by and translocation in Isatis indigotica
GAO Ningda, GENG Liping, ZHAO Quanli, et al (2719)
………………………
…………………………………………………………………………
Effect of different preys on the predation and prey preference of Orius similis ZHANG Changrong, ZHI Junrui, MO Lifeng (2728)…
Effects of predation risk on the patterns of functional responses in reed vole foraging
TAO Shuanglun,YANG Xifu,YAO Xiaoyan, et al (2734)
…………………………………………………
…………………………………………………………………………
Phylogenetic analysis of Veneridae (Mollusca: Bivalvia) based on the mitochondrial cytochrome c oxidase subunit I gene fragment
CHENG Hanliang, PENG Yongxing, DONG Zhiguo, et al (2744)
…
…………………………………………………………………
Effects of different ecological environments in the laboratory on the covering behavior of the sea urchin Glyptocidaris crenularis
CHANG Yaqing, LI Yunxia, LUO Shibin, et al (2754)
………
……………………………………………………………………………
Population, Community and Ecosystem
The ecosystem services value change in the upper reaches of Ganjiang River Based on RS and GIS
CHEN Meiqiu, ZHAO Baoping, LUO Zhijun,et al (2761)
…………………………………
…………………………………………………………………………
The reference condition for Eutrophication Indictor in the Yangtze River Estuary and adjacent waters response variables
ZHENG Binghui, ZHU Yanzhong, LIU Lusan, et al (2768)
…………
………………………………………………………………………
The reference condition for eutrophication Indictor in the Yangtze River Estuary and adjacent waters Causal Variables
ZHENG Binghui, ZHOU Juan, LIU Lusan, et al (2780)
……………
…………………………………………………………………………
The stress response of biological communities in China忆s Yalu River Estuary and neighboring waters
SONG Lun, WANG Nianbin, YANG Guojun,et al (2790)
…………………………………
…………………………………………………………………………
Ecological characteristics of macrobenthic communities and its relationships with enviromental factors in Hangzhou Xixi Wetland
LU Qiang,CHEN Huili,SHAO Xiaoyang, et al (2803)
……
……………………………………………………………………………
Effects of biological soil crusts on desert soil nematode communities LIU Yanmei, LI Xinrong, ZHAO Xin, et al (2816)……………
Associations between weather factors and the spring migration of the horned gall aphid, Schlechtendalia chinensis
LI Yang, YANG Zixiang, CHEN Xiaoming,et al (2825)
……………………
……………………………………………………………………………
Effects of vegetation on soil aggregate stability and organic carbon sequestration in the Ningxia Loess Hilly Region of northwest
China CHENG Man, ZHU Qiulian, LIU Lei, et al (2835)………………………………………………………………………
Simulation of the carbon cycle of Larix chinensis forest during 1958 and 2008 at Taibai Mountain, China
LI Liang, HE Xiaojun,HU Lile, et al (2845)
……………………………
………………………………………………………………………………………
Effects of different disturbances on diversity and biomass of communities in the typical steppe of loess region
CHEN Furong ,CHENG Jimin,LIU Wei, et al (2856)
…………………………
……………………………………………………………………………
Age structure and point pattern of Butula platyphylla in Wulashan Natural Reserve of Inner Mongolia
HU Ercha, WANG Xiaojiang, ZHANG Wenjun, et al (2867)
…………………………………
……………………………………………………………………
The impacts of the Southwest China drought on the litterfall and leaf area index of an evergreen broadleaf forest on Ailao Mountain
QI Jinhua, ZHANG Yongjiang, ZHANG Yiping,et aln (2877)
…
……………………………………………………………………
Spatial distribution of tree species richness in Xiaodonggou forest region of the Altai Mountains, Northwest China
JING Xuehui, CAO Lei, ZANG Runguo (2886)
……………………
……………………………………………………………………………………
Landscape, Regional and Global Ecology
The ecological risk assessment of Taihu Lake watershed XU Yan, GAO Junfeng, GUO Jianke (2896)………………………………
The value of fixing carbon and releasing oxygen in the Guanzhong鄄Tianshui economic region using GIS
ZHOU Zixiang, LI Jing, FENG Xueming (2907)
………………………………
……………………………………………………………………………………
Resource and Industrial Ecology
Effect of different controlled鄄release nitrogen fertilizers on availability of heavy metals in contaminated red soils under waterlogged
conditions LIANG Peijun,XU Chao,WU Qitang,et al (2919)……………………………………………………………………
Research Notes
Effect of heat and high irradiation stress on Deg1 protease and D1 protein in wheat chloroplasts and the regulating role of salicylic
acid ZHENG Jingjing, ZHAO Huijie, HU Weiwei, et al (2930)…………………………………………………………………
The difference of drought impacts on winter wheat leaf area index under different CO2 concentration
LI Xiaohan, WU Jianjun, L譈 Aifeng, et al (2936)
…………………………………
…………………………………………………………………………………
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进生态学研究深入发展,为我国培养和造就生态学科研人才和知识创新服务、为国民经济建设和发展服务。
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迎能反映现代生态学发展方向的优秀综述性文章;研究简报;生态学新理论、新方法、新技术介绍;新书评价和
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第 33 卷摇 第 9 期摇 (2013 年 5 月)
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