尼日利亚养殖与野生非洲鲶(Clarias gariepinus)的遗传多样性、种群结构与分化研究

《Evolutionary Applications》:Genetic Diversity, Population Structure and Differentiation of Farmed and Wild African Catfish (Clarias gariepinus) in Nigeria

【字体: 时间:2026年02月01日 来源:Evolutionary Applications? 3.2

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  本研究通过线粒体DNA(mtDNA)COI基因测序与三酶切限制性位点关联DNA测序(3RAD)技术,系统分析了尼日利亚养殖与野生非洲鲶的遗传多样性、种群分化及潜在逃逸现象。结果显示野生种群遗传多样性更高(如观测杂合度Ho=0.150–0.178),而养殖种群存在近交风险(有效种群大小Ne多低于样本量)。研究首次发现野生环境中的白化个体与养殖种群遗传相似,证实养殖逃逸对野生基因库的威胁。基因组选择信号分析揭示脂质代谢、免疫信号与细胞凋亡相关基因(如GO:0033539)可能受环境选择压力驱动。该研究为非洲鲶资源保护与可持续水产管理提供了关键遗传学依据。

  

研究背景

非洲鲶(Clarias gariepinus)是撒哈拉以南非洲最重要的养殖鱼类,但其野生与养殖种群的遗传多样性现状尚不明确。尼日利亚作为非洲鲶养殖核心区,面临自然种群衰退、栖息地破碎化及养殖逃逸等威胁,亟需基因组学手段评估遗传资源。

研究方法

研究于2021–2022年在尼日利亚东北部与西南部采集9个种群222份样本(含5例野生白化个体),结合mtDNA COI基因序列(GenBank: PQ197861–PQ197964)与3RAD技术生成全基因组SNP数据,通过Stacks、ADMIXTURE等工具分析遗传参数。

遗传多样性结果

mtDNA分析:野生种群独有7个单倍型(共11个),养殖种群单倍型多样性(Hd=0.321)显著低于野生(Hd=0.646)。白化个体单倍型(H10、H11)与养殖种群高度一致,支持其逃逸起源。
3RAD分析:野生种群观测杂合度(Ho=0.150–0.178)、期望杂合度(He=0.173–0.213)及核苷酸多样性(π=0.181–0.228)均高于养殖种群(Ho=0.133–0.161, He=0.116–0.149, π=0.121–0.156)。养殖种群有效种群大小(Ne)普遍偏低(如f_SAC的Ne=2.0),而野生种群中仅w_LGC的Ne较高(9497.7)。

种群分化与结构

养殖种群间遗传分化(Fst=0.12–0.27)高于野生种群(Fst=0–0.21)。主成分分析(PCA)与ADMIXTURE结果(K=5时最优)显示养殖种群存在多源混合,而野生种群中白化个体与养殖聚类,再次验证逃逸假设。水文连通性(如贝努埃河水系)促进野生种群基因交流,但养殖种群运输加剧遗传混杂。

选择信号与功能富集

通过Bayescan、PCAdapt等工具检测到142个 outlier SNP,基因本体(GO)富集显示这些基因显著关联脂质氧化(GO:0034440)、脂肪酸β-氧化(GO:0033539)、凋亡过程(GO:0006915)及G蛋白偶联受体信号通路(GO:0007189),提示代谢与免疫适应是种群分化的关键驱动因素。

研究意义

本研究首次整合mtDNA与3RAD数据揭示尼日利亚非洲鲶遗传资源现状,为制定养殖管理(如扩大育种群体)、野生保护(如防范逃逸)及政策监管提供分子依据。基因组适应性标记未来可用于辅助育种,提升种群抗逆能力。
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