Genetic analysis for six wild and selection populations of common carp (Cyprinus carpio) using microsatellites
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摘要: 利用12个微卫星标记对鲤(Cyprinus carpio)的4个野生群体 [清水江鲤、太湖鲤、黄河鲤(C.carpio haematopterus)和黑龙江鲤(C.carpio amurensis)] 和2个选育群体 [福瑞鲤(C.carpio var. FFRC)和松浦镜鲤(C. carpio var. specularis 'Song-pu')] 共208尾个体进行遗传分析。结果显示，12个位点共检测到341个等位基因，平均等位基因数为28.67，其中1个位点(HLJ1127)检测到正向选择压力；选育群体的遗传多样性参数普遍低于野生群体，其中松浦镜鲤群体的各项参数均值最低(Na=6.82，Ho=0.54，PIC=0.50)，清水江鲤群体的各项参数均值最高(Na=21.25，Ho=0.80，PIC=0.91)；分子方差分析显示，整体遗传变异主要来自群体内，但群体间呈极显著遗传分化(P<0.01)；基于群体Nei's遗传距离的UPGMA聚类树和PCoA分析表明，鲤4个野生群体间遗传距离较近，而与2个人工选育群体间遗传距离较远；基于个体遗传结构及PCoA分析显示部分野生个体遗传结构比较混杂，而选育个体的遗传结构则相对单一。研究表明，中国鲤野生资源具有较高的遗传多态性，而人工选育群体维持着较纯的遗传种质。Abstract: We genotyped a total of 208 individuals of common carp (Cyprinus carpio) from four wild populations [Qingshuijiang (QSJ), Taihu (TH), C.carpio haematopterus (Huangheli, HHL) and C.carpio amurensis (Heilongjiang, HLJ)] and two selected strains [C.carpio var. FFRC (FRL) and C.carpio var. specularis 'Song-pu' (SPJ)] by using 12 microsatellite markers. Altogether 341 alleles were detected in 12 loci, with an average of 28.67 alleles per locus, and one locus (HLJ1127) was under strong selection pressure. Two selection strains showed lower genetic diversity parameters values than four wild populations. Strain SPJ showed the lowest genetic diversity parameters values (Na=6.82, Ho=0.54 and PIC=0.50), whereas Strain QSJ presented the highest parameters values (Na=21.25, Ho=0.80 and PIC=0.91). The analysis of molecular variance indicates that most of the genetic variance was within populations; however, significant genetic divergence among populations was detected (P<0.01). Similar results had been found by UPGMA dendrogram and PCoA plots using Nei's genetic distances among six populations. The wild populations had closer genetic distance and clustered together earlier, but were clearly separated from two selection strains. The PCoA plots and genetic structure analysis reveal the distinct genetic structure of individuals from selection individuals and partial complexity genetic structure of wild individuals. In brief, wild C.carpio populations in China have high genetic diversity and good genetic purity in their selection strains.
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Keywords:
- Cyprinus carpio /
- population /
- selection /
- microsatellite /
- genetic diversity
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鲤(Cyprinus carpio)作为中国主要的大宗淡水鱼之一，具有重要的经济价值。鲤在中国拥有丰富的野生资源，并在悠久的养殖历史中培育了诸多人工培育品种。然而，受自然环境破坏等影响，其野生种质资源不断减少；人工选育的鲤品种(品系)在缺乏科学规划和盲目利用的情况下，在推广应用中也存在优良性状退化的风险。当前，针对中国鲤的野生和选育群体开展遗传研究，是其种质保护和遗传改良的一项基础工作。
微卫星标记以其高度多态性、稳定性和共显性遗传等特点，被广泛应用于鲤的群体遗传变异[1-3]、性状关联性[4-5]、遗传连锁图和QTL定位[6]等研究。基于微卫星标记对中国鲤群体的遗传变异研究一直有在开展。其中常玉梅等[7]和全迎春等[8]较早利用微卫星标记对野生群体和育成品种开展了遗传多样性和遗传距离等研究；Xu等[9]基于线粒体DNA序列和微卫星标记对4个选育群体和2个野生群体进行了选择压力和遗传分化等分析。此外，相关学者基于微卫星标记分别开展了对野生群体[10-11]、福瑞鲤(C.carpio var. FFRC)与豫选黄河鲤(C.carpio haematopterus)[12]及3个耐寒鲤品种 [松荷鲤(C.carpio 'Songhe')、荷包红鲤抗寒品系(C.carpio var. wuyuanensis)与松浦鲤(C.carpio var. Songpu)][13] 等选育群体的遗传变异研究，分别解析了特定选育群体(品种)的遗传多样性和遗传结构等信息。诸多研究为中国鲤的种质资源保护和开发利用提供了丰富的遗传数据和背景知识，也为遗传选育品系的种质评估提供了研究参考数据。然而，诸多的研究涉及的群体或品种和分子标记的检测手段存在差别，存在进一步补充和更新的研究空间。
近年来中国的鲤养殖业中良种覆盖率不断提高。福瑞鲤(水产新品种编号GS01-003-2010)[14]和松浦镜鲤(C.carpio var. specularis' Song-pu') (水产新品种编号GS01-001-2008)[15]作为新近的育成品种，在鲤主养区获得广泛推广。目前，对上述2个选育品种的遗传变异研究也有少量开展[12,16-17]，但所用分子标记和群体有所不同，尤其是基于微卫星分子标记与野生群体的遗传比较研究尚未见报道。因此，本研究分别收集了中国4个主要水系(珠江、长江、黄河和黑龙江)的清水江鲤、太湖鲤、黄河鲤和黑龙江鲤(C.carpio amurensis) 4个野生群体，并利用12个微卫星标记对4个野生群体以及福瑞鲤和松浦镜鲤2个选育群体开展遗传变异分析，旨在加深对中国鲤群体的遗传变异现状的了解，丰富鲤群体遗传学基础数据，为鲤野生资源保护和种质改良提供科学依据。
1. 材料与方法
1.1 样本采集和DNA提取
鲤6个群体的样本采集信息见表1。由南向北收集了4个野生群体，清水江群体是由贵州省水产研究所采自清水江流域的野生个体，太湖群体是由淡水渔业研究中心采自太湖水域的野生个体，黄河鲤群体是由河南省水产科学研究院采自黄河流域的野生个体，黑龙江群体是由黑龙江水产研究所采自黑龙江流域的野生个体；福瑞鲤和松浦镜鲤2个人工培育品种分别采自其培育单位淡水渔业研究中心和黑龙江水产研究所。剪取鲤个体的尾鳍下叶组织，固定于90%乙醇中待用。基因组DNA的提取采用传统苯酚-氯仿法。提取的DNA经1%琼脂糖凝胶电泳检测其完整性，浓度及纯度由NANODROP 2000分光光度仪测定，而后用TE Buffer (pH=8.0)稀释成约为60 ng·μL–1的终质量浓度，于 – 20 ℃储存备用。
表 1 鲤6个群体样本采集信息Table 1. Sample information of six populations of C.carpio群体
population群体来源
source经纬度
longitude, latitude样本数
number of sample清水江鲤 QSJ 贵州凯里 107.97°E，26.58°N 35 太湖鲤 TH 江苏无锡 120.29°E，31.59°N 36 黄河鲤 HHL 河南郑州 114.08°E，32.13°N 30 黑龙江鲤 HLJ 黑龙江抚远 134.28°E，48.37°N 23 福瑞鲤 FRL 淡水渔业研究中心 119.82°E，31.36°N 36 松浦镜鲤 SPJ 黑龙江水产研究所 126.63°E，45.75°N 48 1.2 微卫星引物获取及PCR
实验所用12对微卫星引物来自相关文献[18]~[20]，并通过聚丙烯酰胺凝胶电泳筛选获得。所用引物均由生工生物工程(上海)有限公司合成，并利用荧光修饰标记(HEX或6-FAM)对上游引物的5' 端进行修饰，引物序列及荧光修饰信息见表2。
表 2 鲤群体遗传研究所用12个微卫星位点的基本信息Table 2. Basic information of 12 microsatellite loci used in genetic analysis for C.carpio populations位点
locus重复单元
repeat unit荧光修饰
fluorescent dye引物序列 (5'–3')
primer sequence产物大小/bp
size range退火温度/℃
annealing temperatureKoi53 CA 6-FAM AGGTCACTGAAACAATACA 167~209 55 CTGATGCTTCTGGATAAA Koi87 GT HEX ATGCTTTTTTTCTCGGATTC 284~330 55 GCAAATCAGTCAAACATCAC Koi95 CA HEX TGTATTGCTTATTGTTAGTT 157~223 46 AGTCTGTCTGTTTCCGTCTT Koi113 CA 6-FAM CACTTTGCCATTTTCCTATC 119~201 55 TTCATTCGCTCTTTTTTTAT Koi115 GT HEX GAGGAAATGATGGAATAAAT 232~292 55 TAAGAGGGTTTTGTAGTGTA MFW18 CA 6-FAM GTCCCTGGTAGTGAGTGAGT 131~219 55 GCGTTGACTTGTTTTATACTAG MFW20 CA HEX CAGTGAGACGATTACCTTGG 162~264 55 GTGAGCAGCCCACATTGAAC HLJ307 AC 6-FAM ATCATTTGTATTCGTGCTTG 180~246 55 GATCCACTGGGTCCTTTT HLJ308 GT 6-FAM TGACAGGAAGAGCAGGAC 107~195 55 TCTCGAAGAACAGACACCC HLJ316 AC HEX TGCTAATCGGTGTTTCAT 173~249 55 TTCTGCTTCACAGCCATA HLJ322 AC 6-FAM GGGAGATGGGATGGATGA 183~261 55 GAGGGAGTATTTGTGAGTGTTG HLJ1127 AC HEX GTTACGTCTTTGCCCTGAGC 205~289 55 TGCCCTTCAATAAACGCTTC PCR反应体系为25 μL，具体包括dNTP Mixture (2.5 mmol·L–1) 2 μL、去镁离子10×PCR buffer 2.5 μL、氯化镁(MgCl2，25 mmol·L–1) 1.5 μL、基因组DNA (40~80 ng·μL–1) 1 μL、上游和下游引物(10 μmol·L–1)各1 μL、Taq酶(5 U·μL–1) 0.2 μL、其余由双蒸水补齐，所需试剂购自宝日医生物科技(北京)有限公司。PCR扩增程序为94 ℃预变性5 min；94 ℃变性30 s，退火30 s (退火温度见表2)，72 ℃延伸50 s (本阶段进行30个循环)；72 ℃延伸10 min；4 ℃保存。PCR产物经1%琼脂糖凝胶电泳检测后，送往上海美吉生物医药科技有限公司进行STR分型检测(ABI3730全自动测序仪毛细管电泳检测技术)，利用GeneMapper 4.0软件读取各位点的等位基因条带大小。
1.3 数据处理
利用Excel 2010软件整理个体对应微卫星位点的等位基因型数据，通过Popgene 3.2软件[21]检测等位基因数(Na)、有效等位基因(Ne)、观测杂合度(Ho)和期望杂合度(He)等遗传多样性参数，对各位点的哈-温平衡(Hardy-Weinberg equilibrium，HWE)进行似然比检验，并计算群体间的Nei's遗传距离；利用CERVUS 3.0软件[22]统计各微卫星位点的多态信息含量(PIC)；利用Bayescan 2.1软件[23]分析各位点的选择压力，当贝叶斯因子对数值log10 (BF)大于1时，认为位点受到强烈的正向选择[24]。
利用Arlequin 3.5软件[25]开展分子方差分析(AMOVA)并统计群体间遗传分化指数(FST)；基于群体间Nei's遗传距离利用MEGA 5.0软件[26]构建群体间的UPGMA遗传进化树；利用GENALEX 6.5软件[27]基于群体和个体间遗传距离进行主坐标分析(principal coordinates analysis，PCoA)；利用STRUCTURE 2.3.4软件[28]对6个鲤群体参试个体的遗传结构作图，最佳K值根据Evanno等[29]的方法确定。
2. 结果
2.1 位点多态性和群体遗传多样性水平
对微卫星位点的分型结果见图1。对各位点的多态性参数的统计结果见表3。12个微卫星位点在6个鲤群体内共检测到341个等位基因，平均Na为28.67个，平均Ne为11.88个；Ho和He分别为0.48~0.95和0.83~0.95；PIC为0.81~0.95，12个位点均为高度多态性位点(PIC>0.5)；12个位点在野生群体中均符合哈-温平衡，而在选育群体中除HLJ308位点外，其余11个位点均极显著偏离哈-温平衡(P<0.01)。
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图 1 鲤微卫星位点的毛细电泳分型结果图Figure 1. Genotyping results of C.carpio microsatellites using capillary electrophoresis表 3 12个微卫星对6个鲤群体遗传多样性的检测结果Table 3. Statistics for genetic variation at 12 microsatellite loci in six populations of C.carpio位点
locus等位基因数
Na有效等位基因数
Ne观测杂合度
Ho期望杂合度
He多态信息含量
PIC哈-温平衡 HWE 野生群体
wild population选育群体
selected populationKoi53 18 5.86 0.48 0.83 0.81 NS ** Koi87 23 12.70 0.68 0.92 0.92 NS ** Koi95 28 13.85 0.69 0.93 0.92 NS ** Koi113 35 18.89 0.66 0.95 0.94 NS ** Koi115 23 7.68 0.48 0.87 0.86 NS ** MFW18 28 8.50 0.79 0.88 0.87 NS ** MFW20 35 18.89 0.75 0.95 0.95 NS ** HLJ307 30 14.99 0.85 0.94 0.93 NS ** HLJ308 30 8.83 0.83 0.89 0.88 NS NS HLJ316 28 7.08 0.73 0.86 0.85 NS ** HLJ322 32 9.42 0.87 0.89 0.89 NS ** HLJ1127 31 16.18 0.95 0.94 0.94 NS ** 平均 mean 28.67 11.88 0.73 0.91 0.90 – – 注：NS. 不显著(P>0.05)；**. 极显著偏离哈-温平衡(P<0.01) Note: NS. insignificant difference (P>0.05); **. very significant deviation from HWE (P<0.01) 在对12个微卫星位点进行选择压力分析前，对6个群体依据选育/野生进行分组，即清水江鲤、太湖鲤、黄河鲤和黑龙江鲤为野生组，福瑞鲤和松浦镜鲤为选育组；对位点的选择压力分析结果显示(图2)，在HLJ1127位点显示出强烈的正向选择压力。再分别对4个野生群体和2个选育群体进行选择压力分析，未检测到受强烈选择压力的位点。
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图 2 鲤群体中选择压力位点分析结果Figure 2. Detection of loci under selection in populations of C.carpio鲤6个群体的遗传多样性分析结果见表4。群体的平均Na由高到低依次为清水江鲤、太湖鲤、黄河鲤、黑龙江鲤、福瑞鲤和松浦镜鲤。平均Ho最高的为黑龙江鲤群体，最低的是松浦镜鲤群体；清水江鲤群体的平均He及PIC均为最高，太湖鲤群体次之，松浦镜鲤群体亦为最低。整体而言，6个鲤群体具有较高的遗传多样性水平，且野生群体的遗传多样性水平普遍高于选育群体。
表 4 鲤6个群体遗传多样性参数Table 4. Genetic diversity parameters of six populations of C.carpio参数
index清水江鲤
QSJ太湖鲤
TH黄河鲤
HHL黑龙江鲤
HLJ福瑞鲤
FRL松浦镜鲤
SPJ等位基因数 Na 21.25 19.42 12.50 12.83 7.41 6.82 有效等位基因数 Ne 13.06 11.76 7.83 7.68 4.77 3.41 观测杂合度 Ho 0.80 0.78 0.79 0.83 0.73 0.54 期望杂合度 He 0.93 0.92 0.88 0.87 0.78 0.60 多态信息含量 PIC 0.91 0.90 0.85 0.84 0.73 0.50 2.2 鲤群体间的遗传分化水平
根据分子方差分析结果(表5)，在不分组和分组情况下，鲤群体的遗传变异均主要来自群体内的个体间，分别占比87.81%和86.33%；未分组的群体间、野生组和选育组间、组内群体间的遗传分化均极显著(P<0.01)。
表 5 鲤群体基于微卫星标记的分子方差分析Table 5. Analysis results of molecular variance of microsatellites in C.carpio populations变异来源
source of variation平方和
sum of squares方差组分
variance component百分率/%
percentage of variation分化指数
fixation index不分组 ungrouped 群体间 among populations 218.48 0.62 12.19 FST=0.12** 群体内 within populations 1 691.64 4.45 87.81 总体 total 1 910.12 5.06 区分组 (选育和野生) grouped (selection and wild) 不同组间 among groups 78.86 0.21 4.04 FCT=0.04** 组内不同群体间 among populations within groups 139.62 0.50 9.63 FSC=0.10** 群体内 within populations 1 691.64 4.45 86.33 FST=0.14** 总体 total 1 910.12 5.15 注：**. 差异极显著(P<0.01)；后表同此 Note: **. very significant difference (P<0.01)；the same case in the following table. 鲤群体间遗传分化指数(FST)见表6。参考Balloux和Lugon-moulin[30]对遗传分化等级的划分依据，判定野生群体间分化程度较低(0<FST<0.05)；选育群体中福瑞鲤群体与野生群体间呈中度遗传分化(0.05<FST<0.15)，而松浦镜鲤群体与其他鲤群体间均呈现高度遗传分化(FST>0.15)。
表 6 鲤群体间的遗传分化指数 (FST，对角线以上) 和Nei's遗传距离 (DA，对角线以下)Table 6. Pair-wise FST (above diagonal) and Nei's genetic distance (below diagonal) among C.carpio populations清水江鲤
QSJ太湖鲤
TH黄河鲤
HHL黑龙江鲤
HLJ福瑞鲤
FRL松浦镜鲤
SPJ清水江鲤 QSJ 0.018** 0.023** 0.032** 0.094** 0.185** 太湖鲤 TH 0.328 0.011** 0.027** 0.074** 0.182** 黄河鲤 HHL 0.595 0.533 0.035** 0.076** 0.211** 黑龙江鲤 HLJ 0.650 0.437 0.783 0.087** 0.193** 福瑞鲤 FRL 1.054 0.895 0.807 0.821 0.212** 松浦镜鲤 SPJ 0.901 0.966 1.183 1.105 1.152 鲤群体间Nei's遗传距离见表6。野生群体间的遗传距离普遍小于选育群体与野生群体间的遗传距离。基于Nei's遗传距离的UPGMA聚类树 (图3)及主坐标分析PCoA结果(图4)类似，4个野生群体首先聚类，并与2个选育群体存在明显的遗传差异。
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图 3 鲤群体基于Nei's遗传距离构建的UPGMA聚类图Figure 3. UPGMA dendrogram based on Nei's genetic distance among C.carpio populations![]()
图 4 鲤群体基于Nei's遗传距离的主坐标分析Figure 4. Principal coordinates analysis results based on Nei's genetic distance among C.Carpio populations2.3 鲤群体的遗传结构分析
基于个体间遗传距离的主坐标分析(PCoA)结果显示(图5)，2个选育群体内的个体与野生个体存在较明显的差异，其中福瑞鲤与野生个体遗传差异相对更小；4个野生群体内的个体间遗传差异较小。
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图 5 鲤个体基于遗传距离的主坐标分析Figure 5. Principal coordinate analysis based on genetic distance among C.Carpio individuals对鲤群体遗传结构分析，通过假设K为1~6，结合各K假设的似然对数值(图6-a)及δK值(图6-b)的计算比较[29]，认为当理论群体K=4时，接近真实假设(图7)。2个选育群体的个体遗传结构相对单一，并与野生群体的个体明显区分；野生群体中清水江、太湖群体和黑龙江群体中的个体遗传结构也存在较高遗传相似度，而黄河鲤个体的遗传结构存在一定程度的混杂。
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图 6 基于不同K值假设的似然对数值(a)和δK计算结果(b)Figure 6. Likelihood logarithmic value (a) and δK (b) calculated based on different K values![]()
图 7 在K=4假设下鲤6个群体中个体的遗传结构图Figure 7. Genetic structure of individuals from six populations of C.carpio (K=4)3. 讨论
研究中所用的12个微卫星标记，在6个鲤群体的Na (6.82~21.25)要比Li等[11]的报道更丰富；除了松浦镜鲤群体外，其他鲤群体的Ho相对Liao等[10]研究中长江流域及湖泊的鲤野生群体更高。研究中所用12个微卫星标记，均呈现高度多态性(PIC>0.5)[31]，且在野生群体中均符合哈-温平衡，说明较适用于鲤群体的遗传变异分析。研究中表现出较高的位点多态性及群体多样性水平，反映了研究所用位点和群体本身的基本信息，推测也与实验中的样本量[32]和使用的检测方法有关[33]；相比其他研究，本研究所用样本量并没有太大的差异，在微卫星的等位基因分型方法上采用了当前较为先进的毛细管电泳技术。Ren等[2]就基于微卫星标记的鲤群体研究进行了比较，发现传统的丙烯酰胺凝胶电泳(PAGE)检测获得的平均Na为2.40~9.25，而采用ABI测序仪毛细管电泳检测技术检测获得的平均Na为3.00~11.75；本研究所用的多数位点曾被董在杰等[3]用于对清水江鲤群体内部的遗传分化分析，其基于PAGE的检测结果(平均Na为10)明显低于本研究中的水平。此外，毛细管电泳技术在草鱼(Ctenopharyngodon idella)[33-35]和中华绒螯蟹(Eriocheir sinensis)[36]等水产动物的微卫星研究中也发现较高的Na (21.27~32.52)。因此，认为更先进的检测技术能有效提高等位基因的检测分辨率和准确性。本研究中发现所有群体的He均高于Ho，说明它们存在杂合子缺失现象。而位点杂合子的缺失推测与无效等位基因的存在有关，可反映近交、华伦德效应(Wahlund effects)和选择等生物学进程[37]。此外，研究发现在选育群体中多数位点表现出极显著偏离哈-温平衡，这与Xu等[9]和Singh等[38]对鲤品种(群体)的研究结果类似，推测这种现象是由于人工选育中固定交配设计和定向选择造成。本研究在对选育和未选育群体进行分组的选择压力分析中检测到1个位点呈现正向选择压力，这种选择压力也曾在鲤的功能基因[39]和分子标记位点[9]中检测到，推测在人工定向选择过程中，部分个体所携带的遗传信息被淘汰，导致种群原有的部分等位基因缺失，进而引起杂合子缺失和偏离哈-温平衡等现象。
鲤在中国作为最早被驯化养殖的鱼类，其野生资源被广泛用于品种选育和改良等工作。相比野生群体，本研究中2个选育群体在等位基因位点、杂合度等参数上均呈现更低数值，与Lehoczky等[40]和Xu等[9]在鲤群体中的研究结果相似。本研究中清水江鲤和太湖鲤群体表现出较高的遗传多样性水平，可能与其受开发利用程度较低有关；而另外2个野生群体(黄河鲤和黑龙江鲤)曾被当作育种材料用于品种选育[12,15]，期间可能会对其遗传多样性造成一定程度的影响，如鲁翠云等[12]曾报道黄河鲤有出现资源萎缩和种质退化的现象。而2个选育品种表现出更低的遗传多样性水平，与多代人工选择造成较高种质纯度有关，符合本文中对位点选择压力及遗传结构的分析结果。此外，2个选育品种表现出遗传多样性水平的差异，推测与育种基础群和育种技术有关；其中松浦镜鲤由德国镜鲤经多代群体选育培育而成，福瑞鲤为建鲤和黄河鲤杂交后多代BLUP家系选育培育而成[14]，后者的杂交来源和家系选育有助于其遗传多样性的维持；福瑞鲤相对于其他选育群体和原始亲本群体呈现较高的遗传多样性水平分别在鲁翠云等[12]和曲疆奇等[41]基于不同分子标记的研究中均有发现。
本研究6个鲤群体间呈现出不同程度的遗传分化水平，FST为0.011~0.212；与其他鲤群体研究结果类似，如Singh等[38](0.028~0.207)、Lehoczky等[40](0.013~0.161)、Kohlmann等[42](0.002~0.343)和Hulak等[1](0.064~0.189)。其中由4个野生鲤群体间的FST范围，认为它们之间的分化程度较低(FST<0.05)，但显著性分析表明各野生群体间的遗传分化极其显著(P<0.01)。鲤野生群体间这种较低水平的遗传分化与岳兴建等[43](元江5个鲤群体间FST为0.010 5~0.026 1)、Liao等[10](长江流域3个野生群体间的FST为0.030 0~0.043 9)和Xu等[9](长江流域2个野生鲤群体间的FST仅为0.001 4)的研究结果类似，推测这可能受基因流和地理隔离两方面因素影响。鲤易于运输且具有悠久的养殖历史，难免存在群体间的遗传渐渗；而其广泛的资源分布，相对的地理隔离又一定程度维持着群体间的遗传分化。对于选育群体来说，福瑞鲤和松浦镜鲤群体，与其他鲤群体间均表现高度遗传分化(FST>0.05，P<0.01)；类似结果在Xu等[9]的研究中也有发现，其中2个养殖品种与野生群体的遗传分化水平最高(FST为0.050 9~0.083 8)。这种遗传改良群体表现出来较高的遗传分化水平推测与选育群体在逐代选育中不断积累优势基因型有关，且相对封闭的选育环境更限制了其他种质间的基因交流，从而容易形成各自稳定的遗传结构。本研究中群体间的Nei's遗传距离差异较大(0.328~1.125)，与Singh等[38](0.316~1.485)、Kohlmann等[42](0.124~0.975)和Hulak等[1](0.622~2.759)在鲤群体的研究结果相似。其中部分选育群体与野生群体间的遗传距离(0.807~1.152) 相对有些种间遗传距离还大，如张倩倩等[44]对鳊属(Parabramis)和鲂属(Megalobrama)鱼类研究中的遗传距离(0.560 6~1.581 5)；这种种内较大的遗传距离在大眼鳜(Siniperca kneri)野生群体间[45]和团头鲂(M.amblycephala)选育群体间也有发现[46]，可能由地理隔离或人工封闭选育造成。结合对群体遗传聚类及遗传结构等分析不难看出，选育群体的遗传结构相对独立，与野生群体呈现出明显的差异。正如唐首杰等[47]认为种群(群体)在选择压力下可能经历更快的遗传进化；相对自然选择过程，推测人工干预程度对位点等位基因频率存在重要的影响，尤其人工选择过程对其位点等位基因频率改变和群体遗传结构纯化的影响更大。
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图 1 鲤微卫星位点的毛细电泳分型结果图
Figure 1. Genotyping results of C.carpio microsatellites using capillary electrophoresis
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图 2 鲤群体中选择压力位点分析结果
Figure 2. Detection of loci under selection in populations of C.carpio
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图 3 鲤群体基于Nei's遗传距离构建的UPGMA聚类图
Figure 3. UPGMA dendrogram based on Nei's genetic distance among C.carpio populations
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图 4 鲤群体基于Nei's遗传距离的主坐标分析
Figure 4. Principal coordinates analysis results based on Nei's genetic distance among C.Carpio populations
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图 5 鲤个体基于遗传距离的主坐标分析
Figure 5. Principal coordinate analysis based on genetic distance among C.Carpio individuals
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图 6 基于不同K值假设的似然对数值(a)和δK计算结果(b)
Figure 6. Likelihood logarithmic value (a) and δK (b) calculated based on different K values
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图 7 在K=4假设下鲤6个群体中个体的遗传结构图
Figure 7. Genetic structure of individuals from six populations of C.carpio (K=4)
表 1 鲤6个群体样本采集信息
Table 1 Sample information of six populations of C.carpio
群体
population群体来源
source经纬度
longitude, latitude样本数
number of sample清水江鲤 QSJ 贵州凯里 107.97°E，26.58°N 35 太湖鲤 TH 江苏无锡 120.29°E，31.59°N 36 黄河鲤 HHL 河南郑州 114.08°E，32.13°N 30 黑龙江鲤 HLJ 黑龙江抚远 134.28°E，48.37°N 23 福瑞鲤 FRL 淡水渔业研究中心 119.82°E，31.36°N 36 松浦镜鲤 SPJ 黑龙江水产研究所 126.63°E，45.75°N 48 
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表 2 鲤群体遗传研究所用12个微卫星位点的基本信息
Table 2 Basic information of 12 microsatellite loci used in genetic analysis for C.carpio populations
位点
locus重复单元
repeat unit荧光修饰
fluorescent dye引物序列 (5'–3')
primer sequence产物大小/bp
size range退火温度/℃
annealing temperatureKoi53 CA 6-FAM AGGTCACTGAAACAATACA 167~209 55 CTGATGCTTCTGGATAAA Koi87 GT HEX ATGCTTTTTTTCTCGGATTC 284~330 55 GCAAATCAGTCAAACATCAC Koi95 CA HEX TGTATTGCTTATTGTTAGTT 157~223 46 AGTCTGTCTGTTTCCGTCTT Koi113 CA 6-FAM CACTTTGCCATTTTCCTATC 119~201 55 TTCATTCGCTCTTTTTTTAT Koi115 GT HEX GAGGAAATGATGGAATAAAT 232~292 55 TAAGAGGGTTTTGTAGTGTA MFW18 CA 6-FAM GTCCCTGGTAGTGAGTGAGT 131~219 55 GCGTTGACTTGTTTTATACTAG MFW20 CA HEX CAGTGAGACGATTACCTTGG 162~264 55 GTGAGCAGCCCACATTGAAC HLJ307 AC 6-FAM ATCATTTGTATTCGTGCTTG 180~246 55 GATCCACTGGGTCCTTTT HLJ308 GT 6-FAM TGACAGGAAGAGCAGGAC 107~195 55 TCTCGAAGAACAGACACCC HLJ316 AC HEX TGCTAATCGGTGTTTCAT 173~249 55 TTCTGCTTCACAGCCATA HLJ322 AC 6-FAM GGGAGATGGGATGGATGA 183~261 55 GAGGGAGTATTTGTGAGTGTTG HLJ1127 AC HEX GTTACGTCTTTGCCCTGAGC 205~289 55 TGCCCTTCAATAAACGCTTC
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表 3 12个微卫星对6个鲤群体遗传多样性的检测结果
Table 3 Statistics for genetic variation at 12 microsatellite loci in six populations of C.carpio
位点
locus等位基因数
Na有效等位基因数
Ne观测杂合度
Ho期望杂合度
He多态信息含量
PIC哈-温平衡 HWE 野生群体
wild population选育群体
selected populationKoi53 18 5.86 0.48 0.83 0.81 NS ** Koi87 23 12.70 0.68 0.92 0.92 NS ** Koi95 28 13.85 0.69 0.93 0.92 NS ** Koi113 35 18.89 0.66 0.95 0.94 NS ** Koi115 23 7.68 0.48 0.87 0.86 NS ** MFW18 28 8.50 0.79 0.88 0.87 NS ** MFW20 35 18.89 0.75 0.95 0.95 NS ** HLJ307 30 14.99 0.85 0.94 0.93 NS ** HLJ308 30 8.83 0.83 0.89 0.88 NS NS HLJ316 28 7.08 0.73 0.86 0.85 NS ** HLJ322 32 9.42 0.87 0.89 0.89 NS ** HLJ1127 31 16.18 0.95 0.94 0.94 NS ** 平均 mean 28.67 11.88 0.73 0.91 0.90 – – 注：NS. 不显著(P>0.05)；**. 极显著偏离哈-温平衡(P<0.01) Note: NS. insignificant difference (P>0.05); **. very significant deviation from HWE (P<0.01)
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表 4 鲤6个群体遗传多样性参数
Table 4 Genetic diversity parameters of six populations of C.carpio
参数
index清水江鲤
QSJ太湖鲤
TH黄河鲤
HHL黑龙江鲤
HLJ福瑞鲤
FRL松浦镜鲤
SPJ等位基因数 Na 21.25 19.42 12.50 12.83 7.41 6.82 有效等位基因数 Ne 13.06 11.76 7.83 7.68 4.77 3.41 观测杂合度 Ho 0.80 0.78 0.79 0.83 0.73 0.54 期望杂合度 He 0.93 0.92 0.88 0.87 0.78 0.60 多态信息含量 PIC 0.91 0.90 0.85 0.84 0.73 0.50
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表 5 鲤群体基于微卫星标记的分子方差分析
Table 5 Analysis results of molecular variance of microsatellites in C.carpio populations
变异来源
source of variation平方和
sum of squares方差组分
variance component百分率/%
percentage of variation分化指数
fixation index不分组 ungrouped 群体间 among populations 218.48 0.62 12.19 FST=0.12** 群体内 within populations 1 691.64 4.45 87.81 总体 total 1 910.12 5.06 区分组 (选育和野生) grouped (selection and wild) 不同组间 among groups 78.86 0.21 4.04 FCT=0.04** 组内不同群体间 among populations within groups 139.62 0.50 9.63 FSC=0.10** 群体内 within populations 1 691.64 4.45 86.33 FST=0.14** 总体 total 1 910.12 5.15 注：**. 差异极显著(P<0.01)；后表同此 Note: **. very significant difference (P<0.01)；the same case in the following table.
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表 6 鲤群体间的遗传分化指数 (FST，对角线以上) 和Nei's遗传距离 (DA，对角线以下)
Table 6 Pair-wise FST (above diagonal) and Nei's genetic distance (below diagonal) among C.carpio populations
清水江鲤
QSJ太湖鲤
TH黄河鲤
HHL黑龙江鲤
HLJ福瑞鲤
FRL松浦镜鲤
SPJ清水江鲤 QSJ 0.018** 0.023** 0.032** 0.094** 0.185** 太湖鲤 TH 0.328 0.011** 0.027** 0.074** 0.182** 黄河鲤 HHL 0.595 0.533 0.035** 0.076** 0.211** 黑龙江鲤 HLJ 0.650 0.437 0.783 0.087** 0.193** 福瑞鲤 FRL 1.054 0.895 0.807 0.821 0.212** 松浦镜鲤 SPJ 0.901 0.966 1.183 1.105 1.152
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