刀鱭遺傳多樣性研究進展

王美垚，管建洪(鎮江山水灣生態農業開發有限公司，江蘇鎮江212125)

遺傳多樣性亦稱為基因多樣性，廣義上而言是指地球上生物所含遺傳信息總和。狹義上而言，遺傳多樣性也是人們通常所指的種內的遺傳多樣性，是指種內個體之間或1個群體內不同個體的遺傳變異的總和［1-2］。遺傳多樣性可以決定并反映一個物種的進化潛力及其對不良生存環境條件的抵御能力。一個遺傳多樣性較高或者遺傳變異性較為廣泛的物種，其對環境條件的適應能力就更強，則更易于擴寬其分布地域范圍;反之，對于一個遺傳多樣性較低的生物種，其對環境條件改變的適應能力就較低，如若遭受過度捕撈或者生存環境嚴重破壞等有害因素時，將會導致所屬群體的遺傳多樣性狀況的進一步惡化，即會產生瀕危甚至滅絕的危險［3-4］。

刀鱭(Coilia nasus)隸屬鯡形目(Clupeiformes)、鳀科(Engraulidae)、鱭屬(Coilia)，又名長頜鱭，俗稱刀魚、毛花魚等，是一種中小型的洄游性魚類［5-6］。刀鱭主要分布于我國渤海、黃海以及東海區域，大多棲息于淺海以及河口一帶，在每年春季達到成熟期的個體聚集成群，然后由海游入長江，沿江逆流而上進行生殖洄游，棲息于江內及其支流等水體中。當年孵化出的幼魚順江而下，第1年在海口附近咸淡水中生活，次年游入海中完成生長以及育肥［7-10］。刀鱭味道鮮美，肉質細嫩，因而遠近聞名，與長江鰣魚、河鲀并稱為“長江三鮮”。近年來，由于人為捕撈過度、水利工程的興建所導致的刀鱭生態環境的破壞等，其野生資源遭受很大破壞，資源量銳減。筆者綜述了刀鱭遺傳多樣性的研究進展，旨在為刀鱭資源保護、科學管理以及合理利用提供參考。

1 刀鱭遺傳多樣性的研究

目前，許多學者已對刀鱭遺傳多樣性方面開展了大量的科學研究工作，主要包括以下3個方面:形態學水平、蛋白質水平以及DNA分子水平。

1.1 形態學水平 形態學方法是指以生物特定的形態學特征以及表型性狀來進行物種的種質鑒定及劃分。在形態學測量方面，常采用的方法是框架法，是由Humphries和Strauss在20世紀80年代初期提出來的［11-12］。一般而言，表型性狀的測量包括可數性狀與可量性狀。通過表型性狀的測量來進行物種種質鑒定，這種方法方便易行又簡單直觀，是最常使用的分類方法［13］，其在鱭屬魚類的分類問題的的研究中獲得了較為廣泛的應用。袁傳宓等［14］從鱭屬魚類的形態結構、繁殖情況、生長狀況、生活習性以及地理區域分布等方面開展了研究，將鱭屬魚類分為4個種:刀鱭、鳳鱭、短頜鱭以及七絲鱭，同時又根據上述指標將刀鱭分為洄游性魚類與定居性2大類。其中，洄游性刀鱭又分成錢塘江型刀鱭以及長江型刀鱭2小類，與此同時其認為應將定居性刀鱭作為一個新的亞種，并稱其為太湖湖鱭。然后，他又對東南沿海地區所包括的各省區域以及長江中下游區域的鱭屬魚類物種以下魚類的分類問題進行了討論，同時又進一步明確了刀鱭各亞種所棲居的水系區域，還對刀鱭以及湖鱭的形態特征進行了比較，發現太湖湖鱭主要是棲居于長江下游及其分支湖泊里，錢塘江型刀鱭則是主要棲居于浙江沿海以及舟山一帶，長江刀鱭主要分布區域則是位于長江中下游，主要是從長江口到洞庭湖一帶。劉文斌等［15］采用形態比較方法對長江刀鱭與太湖刀鱭進行了研究，認為太湖湖鱭與長江刀鱭尚未達到亞種水平。程起群等［16］采用逐步判別法對刀鱭和湖鱭2個種群的傳統可量性狀和框架參數進行測量并采用形態綜合分析進行研究，發現刀鱭以及湖鱭2個種群之間的差異仍然只屬于種內不同地理種群所產生的差異，尚未達到亞種水平的差異。向文殿［17］開展了太湖、洪澤湖以及南四湖刀鱭的形態差異研究，認為上述3個種群尚未達到亞種水平。王冰［18］對安徽段無為、安慶和當涂的3個刀鱭群體進行了形態學差異研究，結果表明上述3個種群之間的差異僅限于種內。

1.2 蛋白質水平 1957年，Hunter等首次發現了同工酶的存在，隨著生命科學領域的理論和技術的不斷發展以及日臻成熟，后來誕生了同工酶技術，因而生物遺傳變異的研究自此步入了蛋白質水平。同工酶是指一類具有相同來源并且能夠催化同一化學反應，同時具有不同蛋白質分子結構以及組成的酶類，其在不同生物體組織、發育時期以及對于不同物種具有一定的差異性［19］。目前最常采用的方法是電泳法，其工作原理是依據蛋白質分子中氨基酸各序列或其組成方式的差異，進而在電泳中出現的遷移率的不同來反映生物體的遺傳變異性［20-21］。同工酶是生物體新陳代謝的調節者，并且與特定的組織細胞分化以及相應的生理機能相聯系，另外同工酶還與基因的進化以及物種不斷衍變存在相關性。因此，由于同工酶兼具生理指標以及遺傳標記的雙重特性，因而在生物種群的遺傳進化以及物種分類和鑒定的研究中得到了較為廣泛的應用。徐鋼春等［22］采用同工酶技術對于刀鱭不同組織的乳酸脫氫酶的表達情況進行了研究，結果表明刀鱭的眼睛是乳酸脫氫酶表達較為典型的組織。劉文斌［23］采用了肌漿蛋白以及同工酶顯帶的生化技術，并分析了骨骼等內部解剖性狀，對于鱭屬4種魚類(長江刀鱭、鳳鱭、短頜鱭以及七絲鱭)在不同環境條件下的系統發育以及各個種之間的親緣關系進行了分析與討論。

1.3 DNA分子水平 運用形態學差異以及蛋白質水平的差異來研究生物的遺傳多樣性時，可利用的位點相對較少，同時其容易受到不同環境條件的影響，而導致試驗結果的偏差。隨著生物技術領域的不斷發展以及日趨成熟，采用DNA分子標記技術來研究生物的遺傳多樣性具有試驗結果穩定、可靠以及準確等優點，因此得到了較為廣泛的應用。DNA分子標記技術也得到了不斷發展與完善，主要包括以下方法:隨機擴增多態性(RAPD)、擴增片段長度多態性(AFLP)、內部簡單重復序列(ISSR)和線粒體DNA標記(mt DNA)［24］等。與此同時，DNA分子標記技術所采用的各種研究方法在刀鱭遺傳多樣性研究中得到了很好應用。

1.3.1 RAPD技術。RAPD技術是指利用隨機合成的一系列較為短小的單個隨機引物，以研究對象的基因組DNA為模板進行PCR擴增，然后將擴增后的產物通過電泳技術進行分離，然后再觀察并對經電泳分離后的PCR擴增產物的多態性進行分析。RAPD技術操作簡便、效率高、成本低，同時不產生放射性等有害污染，因而該技術在生物遺傳多樣性的研究中得到了較為廣泛的應用。馬春艷等［25］采用RAPD方法對長江口崇明島附近水體的30尾刀鱭的遺傳多樣性進行了分析，同時將此試驗結果與小黃魚、大黃魚等魚類的遺傳多樣性進行比較，發現刀鱭群體的遺傳多樣性更為豐富，該群體的生存能力及其對不同環境條件變化的適應能力更強。同時，馬春艷等［26］又運用RAPD方法對長興島刀鱭個體的遺傳多樣性進行了檢測分析，結果表明我國刀鱭群體的遺傳多樣性較為豐富，處于較高水平，對不同生態環境的適應能力較強。

1.3.2 AFLP技術。AFLP技術的工作原理是將生物體基因組DNA的限制性酶切片斷采取選擇性PCR擴增，然后將擴增后的酶切片斷采用變性聚丙烯酞胺凝膠電泳技術進行分離與檢測［27］。AFLP技術所獲得的電泳條帶帶紋豐富，同時用樣量少，效率高并且靈敏度也較高，因而得到了較為廣泛的應用。楊巧莉［28］對鱭屬各種類(包括長江刀鱭、短頜鱭湖鱭等)的遺傳多樣性進行了研究，AFLP檢測結果表明湖鱭和短頜鱭可作為長江刀鱭的不同生態型種群，但是尚不能作為異于長江刀鱭的獨立物種或者作為其亞種。葛家春等［29］采用擴增片段長度多態性(AFLP)技術，對南京潛州江段的刀鱭群體的遺傳多樣性進行了分析，結果表明刀鱭群體的遺傳多樣性較為豐富，其環境適應能力也較強。

1.3.3 ISSR技術。ISSR技術是指運用在基因組中出現頻率較高的微衛星序列作為引物，對于兩側進行反向排列的DNA序列進行PCR擴增，然后進行電泳并進行染色，最終將是否具有電泳條帶以及電泳條帶所處的相對位置作為依據，對不同物種之間標記的ISSR遺傳多態性進行分析［30-31］。李紅東［32］采用ISSR技術對5年間于長江段采集的刀鱭群體的遺傳多樣性進行了分析，結果表明長江刀鱭的遺傳多樣性較為豐富。楊巧莉［28］采用ISSR技術對采自溫州、上海、廈門、大亞灣、寧波的鳳鱭群體進行遺傳多樣性分析，發現鳳鱭可以分為2個組群:北方組群(上海)以及南方組群(溫州、廈門、大亞灣)。

1.3.4 mtDNA技術。mtDNA分子具有分子短小、組成結構簡單、同時具有較高的進化速度，并且可以進行半自主復制。mtDNA分子中的D-loop區、Cytb等經常作為一種母性遺傳的分子學標記，在生物遺傳多樣性的研究中得到較為廣泛的應用。張麗麗［33］對長江口5個刀鱭群體的線粒體DNA控制區全序列進行了分析，結果表明長江口的刀鱭群體具有較高的遺傳多樣性，其環境適應能力較強，但上述各個群體之間尚未形成顯著的地理分化，不能作為不同的地理種群。向文殿［17］利用mtDNA的D-loop標記方法對太湖、洪澤湖以及南四湖水域的刀鱭群體的遺傳多樣性開展了研究，結果表明上述3個水域的刀鱭群體尚沒有形成顯著的種群分化。

2 展望

2.1 加強刀鱭資源保護力度 刀鱭是我國重要的經濟洄游性魚類，其味道鮮美且肉質細嫩，與鰣魚以及河豚并稱為“長江三鮮”，廣受人民大眾的喜愛，也是許多漁民生活收入的關鍵來源，歷史上刀鱭的資源量極為豐富。但是，近年來隨著我國社會的不斷發展與進步，水利工程設施的大批興建致使江湖分隔，進而導致刀鱭群體的生殖洄游行為受到阻礙。此外，水體環境污染日益嚴重，又導致了刀鱭群體的生活棲息環境條件的惡化。為了獲取更高的經濟利益，漁民們不斷將漁網網目縮小，在捕撈成魚的同時大量捕獲了刀鱭幼魚，這種生境的惡化、洄游受阻以及不合理的過度捕撈致使刀鱭種群的生物資源量大幅度縮小，長江口刀鱭汛期中的捕獲量顯著減少并且有日益惡化的趨勢，不科學的捕撈方式導致捕獲的魚體更趨小型化，且漁獲物中的刀鱭魚體年齡日益縮小，長此以往必將嚴重損害刀鱭群體的遺傳多樣性的豐富性以及其種質資源的穩定性。

為了更好地保護刀鱭群體的正常生長和繁殖，保障刀鱭群體的資源量，可以從以下方面著手:①應大力加強禁漁期的管理，嚴格遵守禁漁期的各項法律法規(如漁業保護條例等)，實行合理捕撈，嚴格控制捕撈強度并對捕網網目大小作出嚴格規定，對于違反規定任意縮小網目者實行嚴懲，以更好地實行科學捕撈、保護刀鱭幼魚資源，進而實現刀鱭資源的可持續利用。②在各方面條件允許的情況下，可以對刀鱭產卵場劃定保護區，并嚴禁隨意圍墾，同時注意保護區內水體環境的保護，防止水環境污染的發生，以使刀鱭群體資源得到更好繁衍及恢復。

2.2 加強刀鱭遺傳多樣性的研究 目前，許多學者已對刀鱭遺傳多樣性展開了研究，研究表明刀鱭群體具有較為豐富的遺傳多樣性，具有很好的進化潛力，但是由于缺乏以前的相關參比數據，同時依據目前刀鱭群體資源所遭受的極其嚴重的破壞情況，有理由認為刀鱭群體的遺傳多樣性已經有所降低甚至出現較為嚴重的降幅。因此，今后還應繼續深入開展刀鱭群體的遺傳多樣性方面的研究，以期從整體上掌握其遺傳多樣性的水平，同時可以更進一步確定刀鱭群體的分類鑒定，更好地了解物種的進化歷程、環境適應機制以及種群群體的地理分布模式等問題，進而為更好地開展刀鱭群體的資源保護工作以及對其合理開發與利用奠定理論基礎。

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