基于线粒体序列揭示鲤科鱼类间的亲缘关系开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

鲤科鱼类是鲤形目中最大的类群,约有196属2 086种^[1]。由于巨大的物种数量,要为鲤科鱼类建立一个完整的分类和亲缘关系体系是非常困难的。随着分子标记技术的不断发展，分子遗传学研究手段为研究鱼类的系统发育和进化关系提供了十分有力的证据，从分子水平来研究鱼类的分类，已经越来越得到人们的关注。利用分子技术研究鱼类的亲缘关系，可以避免传统的通过外形判断鱼种类带来的误差，还可以很好地解决利用可溶性蛋白也无法区分不同种类的瓶颈。

由于dna序列数据的敏感性和dna的相对稳定性，特别是线粒体dna的高拷贝数，通过利用dna分子数据，特别是线粒体dna的序列数据，建立一种可以被国际上普遍认可的物种鉴定方法和区分标准，是一个十分有意义的研究方向。因为与其他脊椎动物一样，鱼类的线粒体dna（mtdna）是一种双链环状核外遗传物质。线粒体dna具有分子结构简单、几乎不发生重组、严格的母系遗传、进化速度快、不同区域进化速度存在差异等特性，是分子系统研究和分子群体遗传学的重要标记，已被国际上广泛地应用于鱼类的分类、进化和原种鉴定等方面的研究[2]。自20世纪80年代，线粒体dna（mtdna）就在动物进化遗传学、分子生态学、遗传分化以及快速变异等方面有了较多的研究[3-7]。

线粒体细胞色素氧化酶i基因(mitochondrial gene cytochrome oxidase subunit i)和线粒体细胞色素氧化酶Ⅱ基因(mitochondrial gene cytochrome oxidase subunit Ⅱ )分别是线粒体13种编码基因之一，与线粒体控制区相比，其进化速度相对较慢，在进行系统进化距离较远的研究中，是比较理想的遗传标记。

2. 研究的基本内容和问题

由于mtDNA不同区域进化速率相差比较大，对于远缘物种的研究，应该选用相对保守的区域；然而对于近缘物种，研究应该选用进化速度相对比较快的区域。本研究集中于鲤科鱼类，其亲缘关系比较近，若针对线粒体全基因研究，则无法很好地显示不同种之间的差异性。另外，在没有较为丰富的背景资料的情况下，为了获得较为客观的进化树分类结果，选用不同基因区域的多组序列数据，采用“联合”的手段结合分析是一种很好的方法。如Normark等就通过测定部分Cytb,C0I和COⅡ基因,研究了新鳍亚纲(Neopterygian)三个主要类群:弓鳍类(Alniidae),雀鳝类(Lepisoteidae)和真骨鱼类(Teleostei)的相互关系^[18]。综上所述，我们选择线粒体中特定片段COⅠ、COⅡ、Cytb、D-loop区域，进行综合分析，可以获得较为显著的差异性关系结构，进而分析鲤科鱼类不同亚科之间的亲缘关系远近以及对传统的分类方法进行对比讨论。

[18]Normark B B,McCune A R,Harrison R G. Phylogenetic relationships of neopterygian fishes, inferred from mitochondrial DNA sequences.[J]. Molecular biology and evolution,1991,8(6).

3. 研究的方法与方案

本研究通过引用fasta格式的鲤科鱼类线粒体全基因以及gen bank中特定片段coⅠ、coⅡ、cytb、d-loop序列，将不同种鱼进行编号，利用dna star进行碱基序列的数字去除整理。用blast方法查找相近鱼类的相关线粒体基因数据。使用mega 7.0，用邻接法(neighbor-joining method, nj法)对以上四个序列分别构建分子系统树，bootstrap 1 000次检验系统树分支的置信度。

从分子水平上进行种间鉴定和亲缘关系的研究，与传统形态学鉴定进行对比，分析其中的局限性，不受被鉴定材料的形态限制。以期为鲤科鱼类的种间亲缘关系以及鉴定从dna水平上提供方法和依据。

4. 研究创新点

鱼类,特别是淡水鱼类,其分布受到水系的严格限制,地理隔离广泛存在。mtdna单倍型的频率变异呈现明显的地理分化,因而,利用mtdna的种内遗传多样性,再结合地理分布的资料,可在分子水平进行动物地理学的深入研究。通过不同种群mtdna多态性的比较,并结合地质变迁的资料,不仅可阐明现今种群相互间的亲缘关系,而且还可推测创门的起源、分化和扩散途径,以及探讨地理隔离等因素在物种形成中的作用。

另外，通过分子标记进行的鱼类鉴定可以为种质资源保护及其产品的真伪鉴别提供依据。该研究不仅对于阐明鲤科鱼类的系统演化关系有基础性理论意义，而且对我国鲤科鱼类种质资源保护与合理开发等具有实际指导意义。类群识别及亲缘关系分析对于渔业管理也有很重要的作用，可以为鱼类种间鉴定及其产品鉴别从dna水平提供方法和依据，为鱼食品的材料来源把好关。除此之外，在生产生活上，亲缘关系相近的种类还可以进行杂交育种，分析其亲缘关系远近可以更好地预判杂交成功的概率。

5. 研究计划与进展

2018年7月进行题目的设计，与老师沟通实验思路，安排实验进程。

2018年8月至9月进行文章的初期写作，熟悉题目背景，学习分析软件的操作方法，查找研究所需要的数据资料，在实际操作中寻找出现的问题，并且寻找解决方法，完善题目研究方向。

2018年10月至2019年3月，阅读参考文献，论文撰写，总结思考，分析讨论。