梁日深 何浩斌 郜梓涵 張景琪 朱梓鋒陳厚樺 周 萌 黃燕華 張 凱

(1. 仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院健康養(yǎng)殖創(chuàng)新研究院 廣東廣州 510225; 2. 仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院動(dòng)物科技學(xué)院 廣東廣州 510225;3. 廣東省水環(huán)境與水產(chǎn)品安全工程技術(shù)研究中心 廣東廣州 510225; 4. 深圳大學(xué)生命與海洋科學(xué)學(xué)院 廣東深圳 518060;5. 華南農(nóng)業(yè)大學(xué)海洋學(xué)院 廣東廣州 510642)

裸胸鱔魚(yú)類隸屬于鰻鱺目(Anguilliformes), 海鱔科(Muraenidae), 海鱔亞科(Muraeninae), 裸胸鱔屬(Gymnothorax) (成慶泰等, 1987), 廣泛分布于全球熱帶、亞熱帶及溫帶海區(qū), 主要棲息于珊瑚礁及巖礁區(qū)域, 部分物種生活在近海沙泥底質(zhì)海域, 為兇猛肉食性魚(yú)類(申屠垠等, 2009)。裸胸鱔在體表顏色和斑紋上呈現(xiàn)出明顯的多樣化, 從體表純色無(wú)斑紋到各種鮮艷顏色與獨(dú)特的斑紋、條帶、網(wǎng)紋及其他不規(guī)則斑紋圖案。目前全球裸胸鱔屬記錄約120 多種(Smith, 2012;Smithetal, 2019; Froeseetal, 2023), 是海鱔科中物種數(shù)量最多的一個(gè)屬。我國(guó)分布有30 余種(朱元鼎等, 1962,1963; 成慶泰等, 1987; 黃宗國(guó), 2008; 劉瑞玉, 2008;張春光, 2010; 陳大剛等, 2016)。其中《中國(guó)海洋魚(yú)類》(陳大剛等, 2016)與《中國(guó)海洋生物名錄》(劉瑞玉, 2008)記錄的裸胸鱔屬種類最多, 均為37 種。

由于裸胸鱔棲息環(huán)境較為隱秘, 并具兇猛攻擊性, 故目前有關(guān)裸胸鱔魚(yú)類的基礎(chǔ)研究較少(Reeceet al, 2010)。部分裸胸鱔的物種有效性、信息名錄與種質(zhì)資源分布還存空白, 有待進(jìn)一步更新與完善(B?hlkeetal, 2000; Smith, 2012; Tangetal, 2013; Huangetal,2019)。近年來(lái), 在印度-西太平洋部分國(guó)家和地區(qū)的海域陸續(xù)發(fā)現(xiàn)一些裸胸鱔的新種或新記錄種, 如中國(guó)臺(tái)灣澎湖列島Gymnothoraxpoikilospilus(Huanget al, 2022)、越南堅(jiān)江省Gymnothoraxlonginquus(Huangetal, 2020)、印度安達(dá)曼群島Gymnothorax aurocephalus(Nashadetal, 2020)、印度喀拉拉邦Gymnothoraxsmithi(Sumodetal, 2019)、印度西孟加拉邦Gymnothoraxpseudotile(Chakrabortyetal, 2018)等。自2018 年以來(lái), 全球共有10 個(gè)裸胸鱔新種或新記錄種被發(fā)現(xiàn), 揭示目前裸胸鱔屬魚(yú)類還存在許多未被開(kāi)發(fā)的種質(zhì)資源, 物種分類信息與地理分布數(shù)據(jù)有待進(jìn)一步的更新和確認(rèn)。國(guó)內(nèi)近兩年也有鞍頭裸胸鱔(Gymnothoraxsagmacephalus) (何浩斌等, 2022)、黏裸胸鱔(Gymnothoraxmucifer) (張國(guó)慶等, 2022)等裸胸鱔新記錄種鑒定的報(bào)道, 表明國(guó)內(nèi)裸胸鱔種質(zhì)資源研究同樣不足, 存在較大的可挖掘潛力。

本研究于2021 年11 月在海南省陵水黎族自治縣水產(chǎn)碼頭采集裸胸鱔樣品一尾, 其主要特征為: 體型較短, 粗大, 體棕褐色, 眼睛后緣及鰓孔處有一明顯黑斑, 鰓部至吻端區(qū)域分布橘黃色斑點(diǎn), 頭部之后整個(gè)軀干單一褐色, 無(wú)其他斑紋、條帶。該物種在我國(guó)分類資料均無(wú)記載。形態(tài)特征與Mohapatra 等2018年采集于東印度奧迪薩邦海岸的裸胸鱔新種——奧迪薩裸胸鱔Gymnothoraxodishisp. nov.特征描述較為一致, 初步鑒定為奧迪薩裸胸鱔G.odishi, 為我國(guó)裸胸鱔新記錄種。研究針對(duì)奧迪薩裸胸鱔進(jìn)行詳細(xì)的形態(tài)特征測(cè)量, 并與Mohapatra 采集的模式種進(jìn)行比較。同時(shí), 分子水平測(cè)定奧迪薩裸胸鱔線粒體全基因組, 針對(duì)奧迪薩裸胸鱔的分子分類地位深入探討, 明確其在裸胸鱔屬的分類地位, 驗(yàn)證其物種有效性, 為我國(guó)裸胸鱔屬魚(yú)類的系統(tǒng)分類以及物種名錄修訂提供分類基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

奧迪薩裸胸鱔樣品標(biāo)本于2021 年11 月在海南省陵水黎族自治縣水產(chǎn)碼頭采集, 共1 尾, 全長(zhǎng)864 mm。樣品鮮活狀態(tài)進(jìn)行高清拍攝, 并取少量鰓絲樣品于95%乙醇中保存, 用于基因組DNA 提取。魚(yú)體標(biāo)本浸泡于福爾馬林溶液, 保存于仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院動(dòng)物科技學(xué)院水產(chǎn)養(yǎng)殖系實(shí)驗(yàn)室, 編號(hào)為ZKAT- GO20211101。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 形態(tài)學(xué)特征研究分析 采用傳統(tǒng)形態(tài)學(xué)測(cè)量方法, 參考張春光(2010)、Mohapatra 等(2018)測(cè)量方式, 對(duì)采集的奧迪薩裸胸鱔樣品的形態(tài)特征進(jìn)行描述?？闪啃誀罾弥背呒坝螛?biāo)卡尺進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量,分度值精確到1 mm; 測(cè)量要素包括全長(zhǎng)、體長(zhǎng)、體高、肛前體長(zhǎng)、肛后體長(zhǎng)、頭長(zhǎng)、頭高、吻長(zhǎng)等; 可數(shù)性狀采用直接計(jì)數(shù)法進(jìn)行統(tǒng)計(jì), 包括前頜齒、上頜齒、下頜齒、犁骨齒、前頜骨、中央齒及脊椎骨數(shù)等。

1.2.2 DNA 提取與線粒體基因組測(cè)序 取約20 mg 鰓絲組織樣品, 利用海洋動(dòng)物組織基因組DNA 提取試劑盒(天根生化), 按照說(shuō)明書步驟提取樣品DNA。提取的DNA 用80 μL 滅菌水溶解, 采用1%瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)、NanoDrop 2000 分光光度計(jì)分析, 篩選出質(zhì)量、濃度優(yōu)良的DNA 樣品, 于-20 °C冰箱保存?zhèn)溆?。選取的樣品送往廣州天一輝遠(yuǎn)生物科技有限公司, 基于Illumina NovaSeq 6000 測(cè)序平臺(tái),運(yùn)用第二代測(cè)序技術(shù)(Next generation Sequencing,NGS)對(duì)樣品線粒體基因組進(jìn)行高通量測(cè)序。

1.2.3 序列拼接組裝與注釋分析 測(cè)序所得有效數(shù)據(jù)利用SPAdes 3.11.0 (Bankevichetal, 2012)軟件進(jìn)行組裝。組裝完成的線粒體基因組于在線注釋工具M(jìn)ITOs (Berntetal, 2013)網(wǎng)站(http://mitos.bioinf.unileipzig.de/)進(jìn)行識(shí)別與注釋, 利用CGView (Stothardetal, 2019) (https://cgview.ca)工具繪制線粒體基因組圖譜。利用tRNAScan-SESearchServer (Loweetal,1997)軟件對(duì)tRNA 二級(jí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)測(cè), 利用MEGA X(Kumaretal, 2018)軟件分析裸胸鱔線粒體基因組堿基組成、遺傳距離、基因的密碼子偏好性等信息。

1.2.4 分子系統(tǒng)進(jìn)化分析 基于奧迪薩裸胸鱔線粒體基因組中12 個(gè)蛋白編碼基因序列(ND6除外),結(jié)合GenBank 上公布的24 種海鱔科魚(yú)類以及作為外類群的海鰻科(Muraenesocidae)海鰻(Muraenesox cinereus)線粒體基因組12 個(gè)蛋白編碼基因共同分析。此外, 為了驗(yàn)證奧迪薩裸胸鱔物種有效性及其在裸胸鱔屬中的分類地位, 從GenBank 下載全球分布的71 種裸胸鱔屬魚(yú)類DNA 條形碼COI基因序列, 利用Clustal W (Thompsonetal, 1994)軟件進(jìn)行序列比對(duì),生成統(tǒng)一的數(shù)據(jù)矩陣。利用MEGA X (Kumaretal,2018)軟件計(jì)算各物種遺傳距離, 基于RAxML 8.0 軟件(Stamatakis, 2014)利用最大似然法(Maximum likelihood method)和鄰接法(Neighbor-joining method)構(gòu)建分子系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù), 利用jModelTest 2.1.5 (Posada,2008)進(jìn)行進(jìn)化樹(shù)最佳模型預(yù)測(cè), 進(jìn)化樹(shù)各分支節(jié)點(diǎn)的置信度采用1 000 次Bootstrap 自舉法驗(yàn)證。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1 奧迪薩裸胸鱔形態(tài)特征

2.1.1 新種記錄 奧迪薩裸胸鱔標(biāo)本樣品ZKATGO20211101 于2021 年11 月1 日采集于海南省陵水黎族自治縣水產(chǎn)碼頭, 全長(zhǎng)864 mm。

圖1 奧迪薩裸胸鱔外部形態(tài)特征圖Fig.1 External morphological characteristics of G. odishi

2.1.2 鑒別特征 體棕褐色, 體型較粗大, 吻端至鰓孔部分布有橘黃色小斑點(diǎn), 眼睛后緣存在比眼睛大的黑色斑塊, 鰓孔邊緣黑色, 背鰭始于鰓孔之前,身體無(wú)其他明顯斑紋或條帶, 體純色, 前頜齒、上頜齒、中央齒單行, 下頜齒兩行, 椎骨式為4-52-135。

2.1.3 性狀描述 奧迪薩裸胸鱔形態(tài)測(cè)量數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。該裸胸鱔全長(zhǎng)為864 mm, 全長(zhǎng)為體高(99 mm)的8.73 倍, 為背鰭前距(81.5 mm)的10.60 倍, 為臀鰭前距(378.8 mm)的1.82 倍, 為頭長(zhǎng)(121.4 mm)的7.12倍。頭長(zhǎng)是上頜長(zhǎng)(59 mm)的2.06 倍, 下頜長(zhǎng)(68 mm)的1.79 倍, 眼徑(9.1 mm)的13.34 倍, 眼間距(18.3 mm)的6.63 倍。

表1 奧迪薩裸胸鱔性狀測(cè)量數(shù)據(jù)Tab. 1 Morphometric measurement data of G. odishi

背鰭鰭條數(shù)為317, 臀鰭鰭條數(shù)為198。錐體呈雙凹型, 總脊椎數(shù)為135, 背前脊椎數(shù)為4, 肛門前脊椎數(shù)為52, 椎骨式4-52-135。牙齒呈錐狀, 前頜齒一行, 每側(cè)具6～7 顆較大犬齒; 上頜齒一行, 牙齒較前頜齒稍小, 每側(cè)13 顆; 中央齒尖長(zhǎng)彎曲, 單行, 3 顆;無(wú)犁骨齒; 下頜齒兩行, 外側(cè)每側(cè)牙齒25 顆, 內(nèi)側(cè)每側(cè)2 顆, 靠近吻端。

體棕褐色, 體型粗壯, 吻長(zhǎng)較短, 前鼻孔呈長(zhǎng)細(xì)管狀, 位于上頜前端, 后鼻孔圓形, 位于眼前緣上方。吻端至鰓孔區(qū)域分布有零散橘黃色斑點(diǎn), 眼睛后緣存在比眼睛大的明顯黑斑, 鰓孔邊緣也為黑色。背鰭始于鰓孔之前, 體色單一, 無(wú)其他斑紋或條帶。背鰭、臀鰭均與尾鰭相連, 無(wú)胸鰭, 肛門位于體中央之后。

2.2 奧迪薩裸胸鱔與近緣裸胸鱔種類形態(tài)差異比較

根據(jù)目前國(guó)內(nèi)分類資料所收錄的裸胸鱔屬魚(yú)類物種信息(成慶泰等, 1987; 張春光, 2010; 陳大剛等,2016; Froeseetal, 2023), 排除體色鮮艷, 身體具復(fù)雜斑點(diǎn)、條紋或條帶的種類, 保留與奧迪薩裸胸鱔形態(tài)接近、體色偏純色, 無(wú)復(fù)雜斑紋的種類比較分析, 結(jié)果如表2 所示。奧迪薩裸胸鱔可根據(jù)體型短粗、眼后存在黑斑、鰓孔黑色、頭部分布橘黃色斑點(diǎn)等典型特征, 與其他裸胸鱔區(qū)分開(kāi)來(lái)。

表2 奧迪薩裸胸鱔與相關(guān)近緣裸胸鱔形態(tài)特征比較Tab.2 Comparison analysis of morphological characteristics among G. odishi and related Gymnothorax species

2.3 奧迪薩裸胸鱔線粒體全長(zhǎng)結(jié)構(gòu)特征

2.3.1 線粒體全長(zhǎng)基本結(jié)構(gòu) 測(cè)序獲得奧迪薩裸胸鱔線粒體基因組全長(zhǎng)為16 580 bp (Genbank 登錄號(hào):OR465051), 閉合雙鏈(重鏈和輕鏈)環(huán)狀結(jié)構(gòu)。整個(gè)基因組由37 個(gè)基因組成, 13 個(gè)蛋白編碼基因、22 個(gè)tRNA 基因、2 個(gè)rRNA 基因和1個(gè)D-Loop 非編碼控制區(qū)序列(見(jiàn)圖 2, 表 3)。9 個(gè)基因[tRNA-Gln、tRNA-Ala、tRNA-Asn、tRNA-Cys、tRNA-Tyr、tRNA-Ser(UCN)、tRNA-Glu、tRNA-Pro和ND6]位于輕鏈上, 其余基因均位于重鏈?；蚺帕许樞蚺c大多數(shù)魚(yú)類相似,無(wú)重排現(xiàn)象?；蚪M4 種堿基A、T、C、G 含量分別為: 30.05%、26.86%、25.94%、17.15%, A+T (56.91%)大于G+C (43.09%), 表現(xiàn)為A+T 偏好性和反G 偏倚。

圖2 奧迪薩裸胸鱔線粒體基因組結(jié)構(gòu)圖Fig.2 Mitogenome map of G. odishi

奧迪薩裸胸鱔線粒體基因組存在一定的間隔與重疊(表3)。其中間隔區(qū)出現(xiàn)11 次, 間隔長(zhǎng)度為1～22 bp, 總長(zhǎng)度為 45 bp, 最大間隔區(qū)在tRNA-Asn和tRNA-Cys之間。重疊區(qū)出現(xiàn)6 次, 重疊長(zhǎng)度為1～10 bp,總長(zhǎng)度24 bp, 最大重疊區(qū)在ATPase8與ATPase6之間。其他基因排列緊密, 無(wú)間隔與重疊情況。

表3 奧迪薩裸胸鱔線粒體基因組結(jié)構(gòu)組成Tab.3 Main structures of complete mitogenome in G. odishi

2.3.2 蛋白編碼基因分析 奧迪薩裸胸鱔線粒體基因組13 個(gè)蛋白編碼基因總長(zhǎng)度為11 470 bp, 占線粒體全長(zhǎng)的69.18%。除COI基因利用GTG 作為起始密碼子, 其他蛋白編碼基因起始密碼子均為ATG; 終止密碼子類型在不同基因中存在多樣化, 除了ATPase8、ATPase6、ND1、ND4L、ND5、ND6和Cytb基因使用 TAA 外, 其他基因均為不完全終止密碼子, 如COIII基因使用TA,ND2、COI、COII、ND3和ND4基因使用T 作為終止密碼子。終止密碼子的缺失一般認(rèn)為是由多聚腺苷酸化引起。而利用TA 或T 這兩種不完全終止密碼子, 在其他魚(yú)類線粒體基因組也是常見(jiàn)的現(xiàn)象。

計(jì)算奧迪薩裸胸鱔蛋白編碼基因相對(duì)密碼子使用頻率(relative synonymous codon usage, RSCU)如圖3 所示。結(jié)果表明, 奧迪薩裸胸鱔13 個(gè)蛋白編碼基因中存在31 個(gè)偏好密碼子(RSCU＞1)。其中, 使用頻率最高的密碼子是 CGA (RSCU=2.40), 最低為 GCG(RSCU=0.19)。各密碼子的RSCU 值相差較大, 表明密碼子使用頻率具有一定的偏向性。在密碼子第三位中,A 的使用頻率最高(1 356 個(gè)), AT 使用頻率均高于GC。

圖3 奧迪薩裸胸鱔蛋白編碼基因同義密碼子使用情況Fig.3 Relative synonymous codon usage (RSCU) of the mitogenome of G. odishi

在氨基酸組成方面, 總長(zhǎng)度為11 470 bp 的蛋白編碼序列中, 除去終止密碼子, 共編碼氨基酸3 814個(gè), 其中亮氨酸(Leu)含量最高, 為15.86%, 其次是丙氨酸(Ala), 含量為8.76%, 而半胱氨酸(Cys)含量最小, 僅為0.87% (圖4)。

圖4 奧迪薩裸胸鱔蛋白編碼基因氨基酸數(shù)Fig.4 Number of amino acids in protein-coding genes of G. odishi

2.3.3 tRNA 與rRNA 基因分析 奧迪薩裸胸鱔rRNA 基因由12SrRNA和16SrRNA組成。12SrRNA基因長(zhǎng)度為949 bp,16SrRNA為1 646 bp, 兩者位于tRNA-Phe和tRNA-Leu(UUR)之間, 中間由tRNA-Val基因隔開(kāi)。22 個(gè)tRNA 基因長(zhǎng)度在67 bp (tRNA-Cys)至76 bp (tRNA-Leu)之間, 總長(zhǎng)度為1 552 bp。其中8個(gè) tRNA 基因位于輕鏈, 14 個(gè)位于重鏈。利用tRNAscan-SE 軟件進(jìn)行tRNA 二級(jí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)測(cè), 除tRNA-Ser(AGY)缺少一個(gè)DHU 臂, 其余21 個(gè)tRNA基因均能形成典型的三葉草形結(jié)構(gòu)。

2.4 海鱔科分子系統(tǒng)進(jìn)化分析

2.4.1 海鱔科蛋白編碼基因序列分子系統(tǒng)進(jìn)化關(guān)系基于線粒體基因組12 個(gè)蛋白編碼基因序列(ND6基因除外), 以海鰻科海鰻作為外類群, 利用最大似然法(ML)及鄰接法(NJ)將奧迪薩裸胸鱔與Genbank 下載的24 種海鱔科魚(yú)類序列一起構(gòu)建分子系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)。構(gòu)建ML 樹(shù)之前, 使用Modeltest 軟件預(yù)測(cè)最佳核苷酸替代模型為GTR+G+I。兩種方法構(gòu)建的進(jìn)化樹(shù)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)基本一致, 將兩種進(jìn)化樹(shù)合并, 樹(shù)上節(jié)點(diǎn)分別為ML 法與NJ 法的bootstrap 支持率(圖5)。進(jìn)化樹(shù)上, 25 種海鱔科魚(yú)類主要形成海鱔亞科與鰭尾鱔亞科兩個(gè)獨(dú)立分支, 海鱔亞科包括裸胸鱔屬(Gymnothorax)、蛇鱔屬(Echidna)、勾吻鱔屬(Enchelycore)、裸海鱔屬(Gymnomuraena)、管鼻海鱔屬(Rhinomuraena)和彎牙海鱔屬(Strophidon), 鰭尾鱔亞科(Uropterygiinae)包含鞭尾鱔屬(Scuticaria)和高眉鱔屬(Anarchias), 與形態(tài)學(xué)劃分一致。在海鱔亞科分支中, 物種數(shù)量最多的裸胸鱔屬并未形成單系, 除了裸海鱔屬單獨(dú)一支位于海鱔亞科分支基部, 蛇鱔屬、勾吻鱔屬、管鼻鱔屬與彎牙海鱔屬的種類均分散分布于裸胸鱔屬內(nèi)部。奧迪薩裸胸鱔進(jìn)化地位主要位于小裸胸鱔、網(wǎng)紋裸胸鱔等6 種海鱔魚(yú)類組成的分支中, 并以100%的支持率與勻斑裸胸鱔和淡網(wǎng)紋裸胸鱔形成的分支聚在一起, 揭示其與勻斑裸胸鱔/淡網(wǎng)紋裸胸鱔的關(guān)系最近。

圖5 基于12 個(gè)蛋白編碼基因序列利用最大似然法和鄰接法構(gòu)建的25 種海鱔科的分子系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)Fig.5 Molecular phylogenetic trees of 26 Muraenidae species constructed using the maximum likelihood and neighbor-joining methods based on 12 protein-coding genes

2.4.2 裸胸鱔屬DNA 條形碼COI基因序列分子系統(tǒng)進(jìn)化關(guān)系 為了從分子水平分析奧迪薩裸胸鱔物種有效性及其在裸胸鱔屬魚(yú)類的分類地位, 選擇魚(yú)類DNA 條形碼COI基因進(jìn)行分析。從奧迪薩裸胸鱔線粒體基因組中獲取COI基因序列, 結(jié)合GenBank下載的71 種裸胸鱔屬魚(yú)類COI基因序列共同比對(duì)分析。利用MEGA X 軟件, 基于Kimura-2-parameter 模型計(jì)算奧迪薩裸胸鱔與其他裸胸鱔的種間遺傳距離如表4 所示。奧迪薩裸胸鱔與其他裸胸鱔的COI遺傳距離范圍為0.082～0.263, 其中與肝色裸胸鱔的遺傳距離最小(0.082); 與細(xì)尾裸胸鱔遺傳距離最大(0.263)。所有遺傳距離數(shù)值均遠(yuǎn)大于2% (0.020)的最小物種區(qū)分遺傳距離, 揭示奧迪薩裸胸鱔是區(qū)分于其他裸胸鱔的獨(dú)立物種。為進(jìn)一步分析奧迪薩裸胸鱔在裸胸鱔屬的分類地位, 根據(jù)遺傳距離數(shù)據(jù), 從中選擇與奧迪薩裸胸鱔親緣關(guān)系較近的20 種裸胸鱔(根據(jù)COI遺傳距離從小到大的順序), 以大頭尾鱔和虎斑鞭尾鱔為外群, 采用最大似然法(ML)和鄰接法(NJ)法進(jìn)行分子系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)構(gòu)建(圖6)。結(jié)果顯示, 兩棵進(jìn)化樹(shù)上, 奧迪薩裸胸鱔與9 種裸胸鱔(肝色裸胸鱔、黃紋裸胸鱔、勻斑裸胸鱔、異紋裸胸鱔、爪哇裸胸鱔等)緊密聚為一支。在該分支中, 奧迪薩裸胸鱔先以高支持率與肝色裸胸鱔緊密聚成姐妹分支, 親緣關(guān)系最近; 該分支再與黃紋裸胸鱔聚在一起, 最后再與淡網(wǎng)紋裸胸鱔、勻斑裸胸鱔形成的分支相聚。

表4 奧迪薩裸胸鱔與其他裸胸鱔的種間遺傳距離Tab.4 Inter-specific genetic distance of COI sequences between G. odishi and other Gymnothorax species

圖6 基于COI 基因序列利用最大似然法和鄰接法構(gòu)建的裸胸鱔屬魚(yú)類分子系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)Fig.6 Molecular phylogenetic trees of Gymnothorax species constructed using the maximum likelihood and neighbor-joining methodd based on COI genes

3 討論

3.1 奧迪薩裸胸鱔的形態(tài)學(xué)分類信息

奧迪薩裸胸鱔最早于2018 年Mohapatra 等(2018)在東印度孟加拉灣作為新種發(fā)現(xiàn), 至今世界其他地區(qū)均無(wú)記錄。目前, 有關(guān)奧迪薩裸胸鱔的研究資料,除了Mohapatra 等(2018)的新種記錄文章之外, 暫無(wú)其他數(shù)據(jù)信息, 世界魚(yú)類數(shù)據(jù)庫(kù)fishbase (Froeseetal,2023)也未有該裸胸鱔收錄的資料。我國(guó)形態(tài)學(xué)分類書籍與文獻(xiàn)中, 同樣無(wú)奧迪薩裸胸鱔的物種記錄信息。本研究在中國(guó)海南省陵水黎族自治縣水產(chǎn)碼頭采集奧迪薩裸胸鱔的樣品一尾, 形態(tài)學(xué)分析結(jié)果與Mohapatra 等(2018)鑒定的奧迪薩裸胸鱔的特征及圖片信息基本吻合, 初步鑒定為奧迪薩裸胸鱔, 為中國(guó)裸胸鱔屬新記錄種, 也是繼Mohapatra 之后第二次記錄該裸胸鱔的信息。研究結(jié)果將奧迪薩裸胸鱔的分布范圍從孟加拉灣擴(kuò)展到中國(guó)南海, 為我國(guó)裸胸鱔屬魚(yú)類物種名錄更新與完善提供依據(jù), 充實(shí)我國(guó)裸胸鱔魚(yú)類物種數(shù)據(jù)信息。

形態(tài)上, 裸胸鱔魚(yú)類體色斑紋存在明顯的物種差異多樣化, 從體色單一無(wú)斑紋到多種復(fù)雜體色與斑紋特征。在體色單一純色的裸胸鱔種類中, B?hlke(2000)曾根據(jù)脊椎骨數(shù)的多少將其劃分為短體型及長(zhǎng)體型兩大類型, 短體型裸胸鱔脊柱骨數(shù)少于150, 而長(zhǎng)體型類群脊椎骨數(shù)大于150。Mohapatra 等(2018)根據(jù)奧迪薩裸胸鱔脊椎骨數(shù)為133-138, 將其歸為短體型類型。學(xué)者B?hlke 曾將全球裸胸鱔進(jìn)行形態(tài)學(xué)歸類, 匯總出屬于短體型裸胸鱔的有 8 種(B?hlke,1997; B?hlkeetal, 2000), 分別為Gymnothorax herrei、Gymnothoraxkontodontos、Gymnothorax panamensi、Gymnothoraxatolli、Gymnothorax australicola、Gymnothoraxmicrostictus、Gymnothorax pinda以及Gymnothoraxpseudoherrei。近兩年有學(xué)者在印度孟加拉灣另外發(fā)現(xiàn)了包括奧迪薩裸胸鱔在內(nèi)的短體型裸胸鱔新種3 個(gè)Gymnothoraxmishraisp.nov (Rayetal, 2015)、Gymnothoraxodishisp. nov(Mohapatraetal, 2018)以及Gymnothoraxandamanensissp. nov (Mohapatraetal, 2019)。而我國(guó)有記錄的短體型裸胸鱔僅有G.herrei以及G.pindae兩種。奧迪薩裸胸鱔與上述其他短體型裸胸鱔相比, 除了G.panamensis之外, 其他裸胸鱔均不具有眼睛后緣存在大黑斑, 吻端至鰓孔部分布有橘黃色小斑點(diǎn)的特征。G.panamensis眼后雖具明顯黑斑, 但它的背鰭起點(diǎn)開(kāi)始于鰓孔之后, 而奧迪薩裸胸鱔背鰭起點(diǎn)始于鰓孔之前, 可有效區(qū)分開(kāi)來(lái)。

3.2 奧迪薩裸胸鱔的線粒體基因組結(jié)構(gòu)分析

奧迪薩裸胸鱔線粒體基因組全序列, 全長(zhǎng)為16 580 bp, 符合目前研究表明鰻鱺目魚(yú)類線粒體基因組大小為15～22 kb 的長(zhǎng)度范圍(15～22 kb) (申欣等,2014)?；蚪M結(jié)構(gòu)由13 個(gè)蛋白編碼基因、2 個(gè)rRNA基因、22 個(gè)tRNA 基因和1 個(gè)非編碼控制區(qū)(D-loop區(qū))組成, 與其他鰻鱺目魚(yú)類以及大部分硬骨魚(yú)類結(jié)構(gòu)一致(Tengetal, 2009; Zhongetal, 2018; 王開(kāi)杰等,2022), 在 13 個(gè)蛋白編碼基因中, 除了ATPase8、ATPase6、ND1、ND4L、ND5、ND6和Cytb基因利用TAA 外、其他基因均以TA 或T 作為不完全終止密碼子, 這種不完全終止密碼子在其他動(dòng)物線粒體基因組中也普遍存在(Pengetal, 2006)。有研究表明,不完全終止密碼子可在多聚腺苷酸化和多核轉(zhuǎn)錄切割作用形成完整的功能性終止密碼子(Ojalaetal,1981; Duetal, 2016)。奧迪薩裸胸鱔線粒體基因組A+T 含量(56.91%), C+G 含量(43.09%), 核苷酸組成具有明顯的AT 偏向性, 與其他鰻鱺目及大多數(shù)硬骨魚(yú)類堿基組成相似(申欣等, 2014; 毛明光等, 2019;劉凱等, 2020), 這種堿基分布的不平衡性主要是在種群演化過(guò)程中出現(xiàn)了自然突變以及選擇壓力而導(dǎo)致的結(jié)果(鐘東等, 2002)。值得注意的是, 本研究的奧迪薩裸胸鱔線粒體基因組未發(fā)現(xiàn)基因結(jié)構(gòu)的重排, 這與部分前期研究鰻鱺目中蛇鰻科Ophichthyidae、海鰻科Muraenesocidae、康吉鰻科Congridae 等多個(gè)科魚(yú)類線粒體基因組存在的各種基因重排現(xiàn)象不同(申欣等, 2014; Lüetal, 2019; Zhangetal, 2021; 寧子君等,2022)。將奧迪薩裸胸鱔線粒體基因組與GenBank 中已公布的海鱔科線粒體基因組結(jié)構(gòu)分析發(fā)現(xiàn), 所有海鱔科魚(yú)類線粒體基因組均無(wú)基因重排現(xiàn)象, 揭示鰻鱺目mtDNA 中普遍的基因重排現(xiàn)象并不包括海鱔科魚(yú)類。

3.3 奧迪薩裸胸鱔分子系統(tǒng)分類地位

基于線粒體基因組12 個(gè)蛋白編碼基因與COI基因構(gòu)建的分子系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)中, 奧迪薩裸胸鱔與勻斑裸胸鱔、淡網(wǎng)紋裸胸鱔、肝色裸胸鱔、黃紋裸胸鱔等裸胸鱔種類的親緣關(guān)系最為密切。在12 個(gè)蛋白編碼基因構(gòu)建的海鱔科魚(yú)類進(jìn)化樹(shù)上, 奧迪薩裸胸鱔以100%的支持率與勻斑裸胸鱔和淡網(wǎng)紋裸胸鱔形成的分支聚在一起。而基于COI基因構(gòu)建的裸胸鱔屬進(jìn)化樹(shù)上, 奧迪薩裸胸鱔先以高支持率與肝色裸胸鱔聚為一支, 該分支再與黃紋裸胸鱔、勻斑裸胸鱔和淡網(wǎng)紋裸胸鱔形成的分支聚在一起。在COI遺傳距離上, 奧迪薩裸胸鱔與其他71 種裸胸鱔屬魚(yú)類遺傳距離在0.082～0.263 之間, 均大于Hebert 等(2003)提出的最小物種鑒定遺傳距離0.020 (2%), 從而在分子水平上揭示奧迪薩裸胸鱔是區(qū)分于目前其他裸胸鱔魚(yú)類的獨(dú)立物種。

3.4 海鱔科魚(yú)類分子系統(tǒng)進(jìn)化關(guān)系

在構(gòu)建的海鱔科魚(yú)類分子進(jìn)化樹(shù)中, 進(jìn)化樹(shù)將25 種海鱔劃分為海鱔亞科Muraeninae (裸胸鱔屬+蛇鱔屬+勾吻鱔屬+裸海鱔屬+管鼻鱔屬+彎牙海鱔屬)與鰭尾鱔亞科Uropterygiinae (鞭尾鱔屬+高眉鱔屬)兩個(gè)分支, 與形態(tài)學(xué)劃分結(jié)果一致。在海鱔亞科分支中,我們發(fā)現(xiàn)物種數(shù)量最多的裸胸鱔屬魚(yú)類未能形成單系。除了裸海鱔屬單獨(dú)形成一支, 獨(dú)立于裸胸鱔屬類群之外, 蛇鱔屬、勾吻鱔屬、管鼻鱔屬與彎牙海鱔屬等其他屬的種類均位于裸胸鱔屬內(nèi)部, 并將裸胸鱔屬分割成多個(gè)分支。對(duì)于裸胸鱔屬的非單系性, 前期研究也有報(bào)道, Reece 等(2010)、Tang 等(2013)、陳銘等(2022)利用不同的分子標(biāo)記構(gòu)建海鱔科分類關(guān)系,結(jié)果顯示, 除了裸海鱔屬, 海鱔亞科其他屬的種類均聚在裸胸鱔屬內(nèi)部, 揭示裸胸鱔屬可能為多系起源。Reece 等(2010)曾提出, 要體現(xiàn)裸胸鱔屬的單系性,需要將其他屬的種類歸為裸胸鱔屬。本研究基于12個(gè)蛋白編碼基因序列得出的分類結(jié)果, 進(jìn)一步驗(yàn)證裸胸鱔屬的非單系性。而對(duì)于不同屬的種類在裸胸鱔屬中具體的位置, 需要后續(xù)更多的海鱔科線粒體全基因組全面綜合分析才能最終體現(xiàn)。

4 結(jié)論

本研究采集分析了我國(guó)裸胸鱔屬魚(yú)類新記錄種——奧迪薩裸胸鱔, 此前該物種僅在東印度孟加拉灣有記錄, 其主要特征為: 體型粗壯, 體棕褐色,吻端至鰓孔區(qū)域分布橘黃色斑點(diǎn), 眼睛后緣存在黑色斑塊, 鰓孔邊緣黑色, 身體無(wú)其他條帶或斑紋。在線粒體基因組方面, 奧迪薩裸胸鱔線粒體全長(zhǎng)為16 580 bp, 由38 個(gè)基因組成, 基因組結(jié)構(gòu)特征與其他海鱔科魚(yú)類相似。分子系統(tǒng)進(jìn)化關(guān)系表明, 奧迪薩裸胸鱔與勻斑裸胸鱔、淡網(wǎng)紋裸胸鱔、肝色裸胸鱔與黃紋裸胸鱔的關(guān)系較為密切。COI遺傳距離揭示奧迪薩裸胸鱔在分子水平上也是區(qū)分于世界上其他裸胸鱔的獨(dú)立物種。研究結(jié)果為我國(guó)裸胸鱔屬魚(yú)類的系統(tǒng)分類及物種名錄更新提供了有效的形態(tài)與分子水平分類依據(jù)。