南极磷虾_Euphausiasuperba_线粒体基因组特征及其分子标记应用.pdf

第 39卷 第 5期 海 洋 与 湖 沼 Vol.39, No.5 2 0 0 8 年 9 月 OCEANOLOGIA ET LIMNOLOGIA SINICA Sep., 2008 * 中国科学院百人计划项目：052417101Q。申欣, 博士, E-mail：shenthin@163.com ① 通讯作者: 刘斌, 研究员, 博士生导师, E-mail：bliu@ 收稿日期: 2007-03-04, 收修改稿日期: 2008-04-08 南极磷虾(Euphausia superba)线粒体基因组 特征及其分子标记应用* 申 欣1,3 孙 松1,3 王海青1,3 王敏晓1,3 任建峰1,3 张光涛1 刘 斌1,2,3① (1.中国科学院海洋研究所 青岛 266071; 2.中国科学院北京基因组研究所 北京 100029; 3.中国科学院研究生院 北京 100039) 提要 为揭示南极磷虾(Eupahusia superba)(甲壳动物：软甲纲：磷虾目)线粒体基因组特征, 及通 过比较不同海域南极磷虾的线粒体基因组探讨潜在的分子标记, 采用 Long PCR 扩增技术获得采自 普里兹湾(Prydz Bay)南极磷虾线粒体基因组 DNA, 综合 Primers-walking 和 Shotgun 方法进行测序; 通过生物信息学软件(DOGMA、tRNAscan-SE 1.21和 DnaSP 4.10.7等)进行基因预测及序列分析。南 极磷虾线粒体基因组全长 15 498 bp以上(部分非编码区未测定), 包含 13个蛋白编码基因、2个核糖 体 RNA基因和 23个转运 RNA基因。与后生动物线粒体基因组标准的基因组成相比, 存在 1个 trnN 基因的重复。南极磷虾线粒体基因组的基因排列与泛甲壳动物线粒体基因组的原始排列相比, 出现 4 个转运 RNA基因的易位：trnL1、trnL2、trnW和 trnI以及 1个 trnN的重复。比较采自普里兹湾(Prydz Bay)和威德尔海(Weddell Sea)南极磷虾的线粒体基因组, 作者发现在南极磷虾线粒体基因组的主编 码基因中, 变异最大的是 nad2基因, 差异位点高达 61个, 其次是 nad5基因, 差异位点有 12个; 而 cox1基因的变异位点仅有 3个。Nad2基因和 nad5基因可作为 cox1基因辅助的分子标记, 用于分析 南极磷虾不同地理种群之间的遗传多样性, 为合理利用南极磷虾生物资源提供保障。 关键词 南极磷虾, 线粒体基因组, 海洋生态, 浮游动物, 分子标记 中图分类号 S968.3 磷虾目 (Euphausiacea)隶属于甲壳动物亚门 (Crustacea)、软甲纲(Malacostraca), 是一类海洋大型 浮游甲壳动物。由于具有分布广、数量大等特点, 磷 虾类在海洋浮游生物中占有重要位置 , 不仅是众多 经济鱼类和须鲸类的主要饵料 , 在海洋生态系统中 发挥着重要作用 , 而且还直接可以作为渔业捕捞的 对象 , 用于食用或者提取生物活性物质等(孙松等 , 2001; 孙松, 2002)。 南极磷虾(Euphausia superba)是地球上单种生物 资源最大的物种之一 , 其现存量的最新估计值为 6.5—10亿 t, 形成巨大的潜在渔业资源, 每年的可捕 捞量高达 1 亿 t, 相当于目前全世界每年鱼类和其他 甲壳类渔获量的总和(0.99 亿 t), 被认为是地球上最 大、也是最后一个动物蛋白库, 对于人口膨胀、食物 短缺的当今世界 , 南极磷虾资源有着无限的应用前 景(孙松, 2002)。与此同时, 南极磷虾是南大洋海洋 生物食物链的中心 , 是维持南大洋海洋生态平衡的 关键(孙松, 2002; Zhou et al, 2004)。在南大洋生物的 食物链中 , 如果南极磷虾灭绝或者大幅度减少 , 则 捕食磷虾的须鲸类和鱼类等也将灭绝或减少 , 南大 洋的生态平衡随之破坏。不幸的是, 南极磷虾的丰度 变化非常大 , 在某些情况下南极磷虾较低的丰度会 5期 申 欣等: 南极磷虾(Euphausia superba)线粒体基因组特征及其分子标记应用 447 导致企鹅和信天翁雏鸟的大量死亡(Machida et al, 2004)。 如何在高效开发利用南极磷虾生物资源的同时, 保持南大洋生态系统的平衡？这需亟待加强对南极 磷虾遗传信息的认识。由于线粒体 DNA 序列存在较 高的进化速率 , 在确定南极磷虾资源管理单元时格 外有效。为了更加有效地利用线粒