刀鲚遗传多样性研究进展

王美垚，管建洪(镇江山水湾生态农业开发有限公司，江苏镇江212125)

遗传多样性亦称为基因多样性，广义上而言是指地球上生物所含遗传信息总和。狭义上而言，遗传多样性也是人们通常所指的种内的遗传多样性，是指种内个体之间或1个群体内不同个体的遗传变异的总和［1-2］。遗传多样性可以决定并反映一个物种的进化潜力及其对不良生存环境条件的抵御能力。一个遗传多样性较高或者遗传变异性较为广泛的物种，其对环境条件的适应能力就更强，则更易于扩宽其分布地域范围;反之，对于一个遗传多样性较低的生物种，其对环境条件改变的适应能力就较低，如若遭受过度捕捞或者生存环境严重破坏等有害因素时，将会导致所属群体的遗传多样性状况的进一步恶化，即会产生濒危甚至灭绝的危险［3-4］。

刀鲚(Coilia nasus)隶属鲱形目(Clupeiformes)、鳀科(Engraulidae)、鲚属(Coilia)，又名长颌鲚，俗称刀鱼、毛花鱼等，是一种中小型的洄游性鱼类［5-6］。刀鲚主要分布于我国渤海、黄海以及东海区域，大多栖息于浅海以及河口一带，在每年春季达到成熟期的个体聚集成群，然后由海游入长江，沿江逆流而上进行生殖洄游，栖息于江内及其支流等水体中。当年孵化出的幼鱼顺江而下，第1年在海口附近咸淡水中生活，次年游入海中完成生长以及育肥［7-10］。刀鲚味道鲜美，肉质细嫩，因而远近闻名，与长江鲥鱼、河鲀并称为“长江三鲜”。近年来，由于人为捕捞过度、水利工程的兴建所导致的刀鲚生态环境的破坏等，其野生资源遭受很大破坏，资源量锐减。笔者综述了刀鲚遗传多样性的研究进展，旨在为刀鲚资源保护、科学管理以及合理利用提供参考。

1 刀鲚遗传多样性的研究

目前，许多学者已对刀鲚遗传多样性方面开展了大量的科学研究工作，主要包括以下3个方面:形态学水平、蛋白质水平以及DNA分子水平。

1.1 形态学水平 形态学方法是指以生物特定的形态学特征以及表型性状来进行物种的种质鉴定及划分。在形态学测量方面，常采用的方法是框架法，是由Humphries和Strauss在20世纪80年代初期提出来的［11-12］。一般而言，表型性状的测量包括可数性状与可量性状。通过表型性状的测量来进行物种种质鉴定，这种方法方便易行又简单直观，是最常使用的分类方法［13］，其在鲚属鱼类的分类问题的的研究中获得了较为广泛的应用。袁传宓等［14］从鲚属鱼类的形态结构、繁殖情况、生长状况、生活习性以及地理区域分布等方面开展了研究，将鲚属鱼类分为4个种:刀鲚、凤鲚、短颌鲚以及七丝鲚，同时又根据上述指标将刀鲚分为洄游性鱼类与定居性2大类。其中，洄游性刀鲚又分成钱塘江型刀鲚以及长江型刀鲚2小类，与此同时其认为应将定居性刀鲚作为一个新的亚种，并称其为太湖湖鲚。然后，他又对东南沿海地区所包括的各省区域以及长江中下游区域的鲚属鱼类物种以下鱼类的分类问题进行了讨论，同时又进一步明确了刀鲚各亚种所栖居的水系区域，还对刀鲚以及湖鲚的形态特征进行了比较，发现太湖湖鲚主要是栖居于长江下游及其分支湖泊里，钱塘江型刀鲚则是主要栖居于浙江沿海以及舟山一带，长江刀鲚主要分布区域则是位于长江中下游，主要是从长江口到洞庭湖一带。刘文斌等［15］采用形态比较方法对长江刀鲚与太湖刀鲚进行了研究，认为太湖湖鲚与长江刀鲚尚未达到亚种水平。程起群等［16］采用逐步判别法对刀鲚和湖鲚2个种群的传统可量性状和框架参数进行测量并采用形态综合分析进行研究，发现刀鲚以及湖鲚2个种群之间的差异仍然只属于种内不同地理种群所产生的差异，尚未达到亚种水平的差异。向文殿［17］开展了太湖、洪泽湖以及南四湖刀鲚的形态差异研究，认为上述3个种群尚未达到亚种水平。王冰［18］对安徽段无为、安庆和当涂的3个刀鲚群体进行了形态学差异研究，结果表明上述3个种群之间的差异仅限于种内。

1.2 蛋白质水平 1957年，Hunter等首次发现了同工酶的存在，随着生命科学领域的理论和技术的不断发展以及日臻成熟，后来诞生了同工酶技术，因而生物遗传变异的研究自此步入了蛋白质水平。同工酶是指一类具有相同来源并且能够催化同一化学反应，同时具有不同蛋白质分子结构以及组成的酶类，其在不同生物体组织、发育时期以及对于不同物种具有一定的差异性［19］。目前最常采用的方法是电泳法，其工作原理是依据蛋白质分子中氨基酸各序列或其组成方式的差异，进而在电泳中出现的迁移率的不同来反映生物体的遗传变异性［20-21］。同工酶是生物体新陈代谢的调节者，并且与特定的组织细胞分化以及相应的生理机能相联系，另外同工酶还与基因的进化以及物种不断衍变存在相关性。因此，由于同工酶兼具生理指标以及遗传标记的双重特性，因而在生物种群的遗传进化以及物种分类和鉴定的研究中得到了较为广泛的应用。徐钢春等［22］采用同工酶技术对于刀鲚不同组织的乳酸脱氢酶的表达情况进行了研究，结果表明刀鲚的眼睛是乳酸脱氢酶表达较为典型的组织。刘文斌［23］采用了肌浆蛋白以及同工酶显带的生化技术，并分析了骨骼等内部解剖性状，对于鲚属4种鱼类(长江刀鲚、凤鲚、短颌鲚以及七丝鲚)在不同环境条件下的系统发育以及各个种之间的亲缘关系进行了分析与讨论。

1.3 DNA分子水平 运用形态学差异以及蛋白质水平的差异来研究生物的遗传多样性时，可利用的位点相对较少，同时其容易受到不同环境条件的影响，而导致试验结果的偏差。随着生物技术领域的不断发展以及日趋成熟，采用DNA分子标记技术来研究生物的遗传多样性具有试验结果稳定、可靠以及准确等优点，因此得到了较为广泛的应用。DNA分子标记技术也得到了不断发展与完善，主要包括以下方法:随机扩增多态性(RAPD)、扩增片段长度多态性(AFLP)、内部简单重复序列(ISSR)和线粒体DNA标记(mt DNA)［24］等。与此同时，DNA分子标记技术所采用的各种研究方法在刀鲚遗传多样性研究中得到了很好应用。

1.3.1 RAPD技术。RAPD技术是指利用随机合成的一系列较为短小的单个随机引物，以研究对象的基因组DNA为模板进行PCR扩增，然后将扩增后的产物通过电泳技术进行分离，然后再观察并对经电泳分离后的PCR扩增产物的多态性进行分析。RAPD技术操作简便、效率高、成本低，同时不产生放射性等有害污染，因而该技术在生物遗传多样性的研究中得到了较为广泛的应用。马春艳等［25］采用RAPD方法对长江口崇明岛附近水体的30尾刀鲚的遗传多样性进行了分析，同时将此试验结果与小黄鱼、大黄鱼等鱼类的遗传多样性进行比较，发现刀鲚群体的遗传多样性更为丰富，该群体的生存能力及其对不同环境条件变化的适应能力更强。同时，马春艳等［26］又运用RAPD方法对长兴岛刀鲚个体的遗传多样性进行了检测分析，结果表明我国刀鲚群体的遗传多样性较为丰富，处于较高水平，对不同生态环境的适应能力较强。

1.3.2 AFLP技术。AFLP技术的工作原理是将生物体基因组DNA的限制性酶切片断采取选择性PCR扩增，然后将扩增后的酶切片断采用变性聚丙烯酞胺凝胶电泳技术进行分离与检测［27］。AFLP技术所获得的电泳条带带纹丰富，同时用样量少，效率高并且灵敏度也较高，因而得到了较为广泛的应用。杨巧莉［28］对鲚属各种类(包括长江刀鲚、短颌鲚湖鲚等)的遗传多样性进行了研究，AFLP检测结果表明湖鲚和短颌鲚可作为长江刀鲚的不同生态型种群，但是尚不能作为异于长江刀鲚的独立物种或者作为其亚种。葛家春等［29］采用扩增片段长度多态性(AFLP)技术，对南京潜州江段的刀鲚群体的遗传多样性进行了分析，结果表明刀鲚群体的遗传多样性较为丰富，其环境适应能力也较强。

1.3.3 ISSR技术。ISSR技术是指运用在基因组中出现频率较高的微卫星序列作为引物，对于两侧进行反向排列的DNA序列进行PCR扩增，然后进行电泳并进行染色，最终将是否具有电泳条带以及电泳条带所处的相对位置作为依据，对不同物种之间标记的ISSR遗传多态性进行分析［30-31］。李红东［32］采用ISSR技术对5年间于长江段采集的刀鲚群体的遗传多样性进行了分析，结果表明长江刀鲚的遗传多样性较为丰富。杨巧莉［28］采用ISSR技术对采自温州、上海、厦门、大亚湾、宁波的凤鲚群体进行遗传多样性分析，发现凤鲚可以分为2个组群:北方组群(上海)以及南方组群(温州、厦门、大亚湾)。

1.3.4 mtDNA技术。mtDNA分子具有分子短小、组成结构简单、同时具有较高的进化速度，并且可以进行半自主复制。mtDNA分子中的D-loop区、Cytb等经常作为一种母性遗传的分子学标记，在生物遗传多样性的研究中得到较为广泛的应用。张丽丽［33］对长江口5个刀鲚群体的线粒体DNA控制区全序列进行了分析，结果表明长江口的刀鲚群体具有较高的遗传多样性，其环境适应能力较强，但上述各个群体之间尚未形成显著的地理分化，不能作为不同的地理种群。向文殿［17］利用mtDNA的D-loop标记方法对太湖、洪泽湖以及南四湖水域的刀鲚群体的遗传多样性开展了研究，结果表明上述3个水域的刀鲚群体尚没有形成显著的种群分化。

2 展望

2.1 加强刀鲚资源保护力度 刀鲚是我国重要的经济洄游性鱼类，其味道鲜美且肉质细嫩，与鲥鱼以及河豚并称为“长江三鲜”，广受人民大众的喜爱，也是许多渔民生活收入的关键来源，历史上刀鲚的资源量极为丰富。但是，近年来随着我国社会的不断发展与进步，水利工程设施的大批兴建致使江湖分隔，进而导致刀鲚群体的生殖洄游行为受到阻碍。此外，水体环境污染日益严重，又导致了刀鲚群体的生活栖息环境条件的恶化。为了获取更高的经济利益，渔民们不断将渔网网目缩小，在捕捞成鱼的同时大量捕获了刀鲚幼鱼，这种生境的恶化、洄游受阻以及不合理的过度捕捞致使刀鲚种群的生物资源量大幅度缩小，长江口刀鲚汛期中的捕获量显著减少并且有日益恶化的趋势，不科学的捕捞方式导致捕获的鱼体更趋小型化，且渔获物中的刀鲚鱼体年龄日益缩小，长此以往必将严重损害刀鲚群体的遗传多样性的丰富性以及其种质资源的稳定性。

为了更好地保护刀鲚群体的正常生长和繁殖，保障刀鲚群体的资源量，可以从以下方面着手:①应大力加强禁渔期的管理，严格遵守禁渔期的各项法律法规(如渔业保护条例等)，实行合理捕捞，严格控制捕捞强度并对捕网网目大小作出严格规定，对于违反规定任意缩小网目者实行严惩，以更好地实行科学捕捞、保护刀鲚幼鱼资源，进而实现刀鲚资源的可持续利用。②在各方面条件允许的情况下，可以对刀鲚产卵场划定保护区，并严禁随意围垦，同时注意保护区内水体环境的保护，防止水环境污染的发生，以使刀鲚群体资源得到更好繁衍及恢复。

2.2 加强刀鲚遗传多样性的研究 目前，许多学者已对刀鲚遗传多样性展开了研究，研究表明刀鲚群体具有较为丰富的遗传多样性，具有很好的进化潜力，但是由于缺乏以前的相关参比数据，同时依据目前刀鲚群体资源所遭受的极其严重的破坏情况，有理由认为刀鲚群体的遗传多样性已经有所降低甚至出现较为严重的降幅。因此，今后还应继续深入开展刀鲚群体的遗传多样性方面的研究，以期从整体上掌握其遗传多样性的水平，同时可以更进一步确定刀鲚群体的分类鉴定，更好地了解物种的进化历程、环境适应机制以及种群群体的地理分布模式等问题，进而为更好地开展刀鲚群体的资源保护工作以及对其合理开发与利用奠定理论基础。

［1］HATCHER P E，WILKINSON M J，ALBANI M C，et al.Conserving marginal populations of the food plant(Impatiens noli-tangere)of an endangered moth(Eustroma reticulatum)in a changing climate［J］.Biological Conservation，2004，116(3):305-317.

［2］PARSONS M S.The European status of the UK biodiversity action plan moths［J］.Entomologist's Record and Jounal of Variation，2001，113(2):49-62.

［3］ALVAREZBUYLLA E R，GARAY A A.Population genetic-structure of Cecropia-obtusifolia，a tropical pioneer tree species［J］.Evolution，1994，48(2):437-453.

［4］MERRIL C R，SWITZER R C，VAN KEUREN M L.Trace polypeptides in cellular extracts and human body fluids detected by two-dimensional electrophoresis and a highly sensitive silver stain［J］.Proceedings of the National Academy of Science of the United States of America，1979，76(9):4335-4339.

［5］黄仁术.刀鱼的生物学特性及资源现状与保护对策［J］.水利渔业，2005，25(2):33-34.

［6］何为，李家乐.长江刀鲚性腺发育规律的研究［J］.中国水产，2006(5):70-72.

［7］刘引兰，吴志强，胡茂林.我国刀鲚研究进展［J］.水产科学，2008，27(4):205-209.

［8］DUAN J，ZHANG H，LIU K，et al.An Overview of Coilia ectenes in Jiangsu Section of the Yangtze River［J］.Animal Science，2012，13(9):1950-1954.

［9］袁传宓.刀鲚的生殖洄游［J］.生物学通报，1987(12):1-3.

［10］袁传宓.长江中下游刀鲚资源和种群组成变动状况及其原因［J］.动物学杂志，1988，23(3):12-14.

［11］HUMPHRIES J M，BOOKSTEIN F L.Multivariate discrimination by shape in relation to size［J］.Syst Zool，1981，30:291-308.

［12］STRAUSS R E，BOOKSTEIN F L.The truss:body form reconstruction in morphometries［J］.Syst Zool，1982，31:113-135.

［13］ERGUDEN D，TURAN C.Examination of genetic and morphologic structure of sea-bass populations in Turkish coastal waters［J］.Turkish Journal of Veterinary＆Animal Sciences，2005，29(3):727-733.

［14］袁传宓，林金榜，刘仁华，等.关于长江中下游及东南沿海各省的鲚属鱼类种下分类的探讨［J］.南京大学学报:自然科学版，1980(3):67-82.

［15］刘文斌.中国鲚属4种鱼的生化和形态比较及其系统发育的研究［J］.海洋与湖沼，1995，26(5):558-564.

［16］程起群，李思发.刀鲚与湖鲚种群的形态判别［J］.海洋科学，2004，28(11):39-43.

［17］向文殿.不同湖泊刀鲚种群形态和遗传变异的研究［D］.武汉:武汉工业学院，2011:1-50.

［18］王冰.刀鲚的形态学和遗传学研究［D］.合肥:安徽农业大学，2010:1-40.

［19］刘鸿艳，谢从新.鱼类同工酶应用及研究进展［J］.水利渔业，2006，26(5):1-3.

［20］吴艳丽，邵德田.鱼类同工酶研究进展［J］.黑龙江水产，2007，12(6):29-32.

［21］陆元善，吴俊文，庄庆祺.载脂蛋白E PCR-RFLP分型的建立和评价［J］.中国试验诊断，1997，6(1):26-28.

［22］徐钢春，董晶晶，聂志娟，等.刀鲚不同组织的乳酸脱氢酶同工酶及DNA 含量研究［J］.上海海洋大学学报，2012，21(4):481-488.

［23］刘文斌.中国鲚属4种鱼的生化和形态比较及其系统发育的研究［J］.海洋与湖沼，1995，26(5):559-564.

［24］闫华超，高岚，付崇罗.鱼类遗传多样性研究的分子学方法及应用进展［J］.水产科学，2004，23(12):44-47.

［25］马春艳，刘敏，马凌波，等.长江口刀鲚遗传多样性的随机扩增多态DNA(RAPD)分析［J］.海洋水产研究，2004，25(5):19-24.

［26］马春艳，刘敏，马凌波，等.长兴岛刀鲚群体的遗传多样性分析［J］.海洋科学，2007，31(12):9-12.

［27］BOTSTEIN D，WHITE R L，SKOLNICK M，et al.Construction of a genetic linkage map in man using restriction fragment length polymorphisms［J］.American Journal of Human Genetics，1980，32(3):314-317.

［28］杨巧莉.中国鲚属鱼类进化关系及刀鲚、凤鲚的分子系统地理学研究［D］.青岛:中国海洋大学，2012:1-196.

［29］葛家春，曹廷，陈婵娟，等.利用扩增片断长度多态性技术分析长江刀鲚的遗传多样性［J］.南京大学学报，2008，44(3):332-337.

［30］YANG H，WANG X D，WU T T，et al.RAPD analysis of genetic structure and molecular genetic markers of stock identification in three different species of eel populations［J］.Journal of Fishery Science of China，2002，9(3):269-272.

［31］邓梦颖，吴志强，胡向萍.PCR-DNA分子标记在鱼类遗传多样性研究中的应用［J］.技术平台，2009(8):10-11.

［32］李红东.不同年间长江刀鲚形态差异及其遗传多样性研究［D］.扬州:扬州大学，2011:1-43.

［33］张丽丽.基于线粒体序列分析长江刀鲚胭脂鱼的遗传结构及鳀科亚口鱼科的系统进化［D］.南京:南京农业大学，2011:1-65.