Preliminary Analysis on Mitochondrial 16S rRNA Gene Sequence of Exopalaemon modestus and Phylogeny of Palaemoninae

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb20190500146

Abstract

Abstract:

To study 16S rRNA gene sequence of Exopalaemon modestus and the role of 16S rRNA gene in species identification and phylogenetic taxa, mitochondrial 16S rRNA gene sequence of Exopalaemon modestus was analyzed by PCR amplification and sequencing. The phylogenetic relationships of the subfamily (Palaemoninae) were also discussed. The results showed that 5 haplotypes and 8 variable loci were found in 54 individuals. The genetic distance among 13 species of shrimps ranged from 0 to 0.2614. The genetic distance among 7 genus ranged from 0.1344 to 0.2769. The molecular phylogenetic trees constructed by NJ and ME method indicated that different species of the same genus clustered into one branch first except Palaemon concinnus, and Exopalaemon orientis was the closest related species to Exopalaemon carinicauda. Palaemon and Palaemonetes had the most closet phylogenetic relationship and the genus Palaemon was polyphyletic. Palaemon concinnus and Leandrites deschampsi were differentiated about 22.34 million years ago presumably. This study indicates that mitochondrial 16S rRNA gene could not be used to identify the species of the subfamily Palaemoninae alone, but it is feasible for systematic classification and analysis of genetic relationship.

Key words: Exopalaemon modestus, 16S rRNA gene, Palaemoninae, molecular phylogeny

CLC Number:

S917
Q346

Zhang Minying, Xu Dongpo, Zhou Yanfeng, Fang Di'an, Liu Kai, Pan Zeyu. Preliminary Analysis on Mitochondrial 16S rRNA Gene Sequence of Exopalaemon modestus and Phylogeny of Palaemoninae[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2020, 36(17): 157-164.

Figures/Tables 9

References 27

[1]	李新正, 刘瑞玉, 梁象秋 . 中国长臂虾总科的动物地理学特点[J]. 生物多样性, 2003,11(5):393-406.
[2]	谈奇坤, 董秀英, 吴家瑾 . 巢湖秀丽白虾渔业生物学初步调查[J]. 动物学杂志, 1982,17(6):4-7.
[3]	张敏莹, 徐东坡, 刘凯 , 等. 中国五大湖秀丽白虾地理种群的形态差异与判别分析[J]. 长江流域资源与环境, 2010,19(6):678-684.
[4]	施炜钢, 严小梅, 邴旭文 . 太湖秀丽白虾生物学与食性的研究[J]. 湖泊科学, 1995,7(1):69-76.
[5]	陈思宝, 廖传松, 赵修江 , 等. 三峡水库秀丽白虾生长与繁殖生物学特征研究[J]. 水生生物学报, 2015,39(5):989-996. doi: 10.7541/2015.129 URL
[6]	姜叶琴, 韩志萍, 杨万喜 . 日本沼虾和秀丽白虾耗氧率的比较[J]. 水产科学, 2003,22(2):15-17.
[7]	张敏莹, 徐东坡, 段金荣 , 等. 太湖秀丽白虾遗传多样性的RAPD分析[J]. 中国农学通报, 2008,24(3):459-462.
[8]	许志强, 葛家春, 曹廷 , 等. 江苏3个秀丽白虾野生群体遗传多样性的AFLP分析[J]. 江苏农业学报, 2009,25(1):160-164.
[9]	王茜, 齐兴柱, 骆剑 , 等. 尖塘鳢属鱼类线粒体16SrRNA 基因序列变异及分子系统进化[J]. 海南大学学报:自然科学版, 2009,27(3):245-251.
[10]	孙悦娜, 冯建彬, 李家乐 , 等. 日本沼虾三群体线粒体16S rRNA基因片段序列的差异与系统进化[J]. 动物学杂志, 2007,42(1):59-66.
[11]	Miya M, Nishida M . Molecular phylogeny and evolution of the deep-sea fish genus Sternoptyx[J]. Mol Phylogenetic Evol, 1998,10:11-22. doi: 10.1006/mpev.1997.0479 URL
[12]	王庆容, 宋培勇, 唐立俊 , 等. 不同地理群体的鲇线粒体DNA 16S rRNA基因序列比较分析[J]. 广东农业科学, 2013,40(1):150-153.
[13]	徐敬明, 孙翰昌, 孙世春 . 厚蟹线粒体16SrRNA基因序列分析及系统发育研究[J]. 海洋学报, 2011,33(5):124-132.
[14]	郑将臣, 万全, 程起群 , 等. 基于16SrRNA序列探讨龟鳖类的遗传分化和系统发生[J]. 湖南农业大学学报:自然科学版, 2011,37(2):199-205.
[15]	Perna N T, Kocher T D . Patterns of nucleotide composition at fourfold degenerate sites of animal mitochondrial genomes[J]. J Mol Evol, 1995,41(3):353-358. doi: 10.1007/BF01215182 URL
[16]	肖金花, 肖晖, 黄大卫 , 等. 生物分类学的新动向--DNA条形编码[J]. 动物学报, 2004,50(5):852-855.
[17]	陈杰 . 秀丽白虾五群体形态和遗传特征初步研究[D]. 上海:华东师范大学, 2006: 21-26.
[18]	Hebert P D, Cywinska A, Ball S L , et al. Biological identifications through DNA barcodes[J]. Proceedings. Biological sciences/The Royal Society, 2003,270(1512):313-321. doi: 10.1098/rspb.2002.2218 URL
[19]	Hebert P D, Ratnasingham S, Dewaard J R . Barcoding animal life: cytochrome coxidase subunit I divergences among closely related species[J]. Proceedings. Biological sciences / The Royal Society, 2003,270(Sup 1):96-99.
[20]	Vences M, Thomas M, Meijden A , et al. Comparative performance of the 16S rRNA gene in DNA barcoding of amphibians[J]. Front Zool, 2005,2:5 doi: 10.1186/1742-9994-2-5 URL
[21]	吕杨, 宋超, 刘媛媛 , 等. 基于16S rRNA 基因部分序列的长江口虾虎鱼科鱼类系统分类[J]. 海洋渔业, 2016,38(1):17-25.
[22]	张亮, 黄艳艳, 刘焕章 . 利用mtDNA16S rRNA序列差异鉴定江西青岚湖的河蚌物种[J]. 水生生物学报, 2004,28(3):294-298.
[23]	陈双雅, 王嘉鹤, 陈伟玲 , 等. 16S rRNA基因和COI基因序列分析在石斑鱼物种鉴定中的应用[J]. 生物技术通报, 2012(10):124-130.
[24]	丁少雄, 王颖汇, 王军 , 等. 基于16S rDNA 部分序列探讨中国近海30 种石斑鱼类的分子系统进化关系[J]. 动物学报, 2006,52(3):504-513.
[25]	Near T J, Pesavento J J, Cheng C H . Phylogenetic investigations of Antarctic notothenioid fishes (Perciformes: Notothenioidei) using complete gene sequences of the mitochondrial encoded 16S rRNA[J]. Mol Biol Evol. 2004,32:881-891.
[26]	甘志彬, 李新正 . 基于16s rRNA基因片段的长臂虾科系统发育初步研究[J]. 海洋科学, 2014,38(7):7-13. doi: 10.11759/hykx20131019001 URL
[27]	Schubart C D, Diesel R, Hedges S B . Rapid evolution to terrestrial life in Jamaican crabs[J]. Nature, 1998,393:363-365. doi: 10.1038/30724 URL

科	亚科	属	物种	GenBank序列号	编号
长臂虾科	（一）长臂虾亚科	1.白虾属	秀丽白虾Exopalaemon. modestus	本实验数据	#1
			安氏白虾Exopalaemon annandalei	DQ647670	#2
			东方白虾Exopalaemon orientis	KC515036	#3
			脊尾白虾Exopalaemon carinicauda	EF560650	#4
		2.长臂虾属	葛氏长臂虾Palaemon gravieri	KT935323	#5
			巨指长臂虾Palaemon macrodactylus	JQ042297	#6
			锯齿长臂虾Palaemon serrifer	JQ042295	#7
			洁白长臂虾Palaemon concinnus	KC515043.1	#8
		3.小长臂虾属	澳大利亚小长臂虾Palaemonetes australis	AF439517	#9
		4.沼虾属	日本沼虾Macrobrachium niphanae	JQ359752	#10
		5.短腕虾属	双爪短腕虾Brachycarpus biunguiculatus	KC515034	#11
		6.瘦虾属	细角瘦虾Leander. tenuicornis	KC515038.1	#12
		7.拟瘦虾属	宽额拟瘦虾Leandrites deschampsi	KC515039.1	#13
	（二）隐虾亚科	岩虾属	细指岩虾Periclimenes digitalis	JX025188	#14
鼓虾科		钩虾属	细足鼓虾Alpheus gracilipes	DQ642885	#15

科	亚科	属	物种	GenBank序列号	编号
长臂虾科	（一）长臂虾亚科	1.白虾属	秀丽白虾Exopalaemon. modestus	本实验数据	#1
			安氏白虾Exopalaemon annandalei	DQ647670	#2
			东方白虾Exopalaemon orientis	KC515036	#3
			脊尾白虾Exopalaemon carinicauda	EF560650	#4
		2.长臂虾属	葛氏长臂虾Palaemon gravieri	KT935323	#5
			巨指长臂虾Palaemon macrodactylus	JQ042297	#6
			锯齿长臂虾Palaemon serrifer	JQ042295	#7
			洁白长臂虾Palaemon concinnus	KC515043.1	#8
		3.小长臂虾属	澳大利亚小长臂虾Palaemonetes australis	AF439517	#9
		4.沼虾属	日本沼虾Macrobrachium niphanae	JQ359752	#10
		5.短腕虾属	双爪短腕虾Brachycarpus biunguiculatus	KC515034	#11
		6.瘦虾属	细角瘦虾Leander. tenuicornis	KC515038.1	#12
		7.拟瘦虾属	宽额拟瘦虾Leandrites deschampsi	KC515039.1	#13
	（二）隐虾亚科	岩虾属	细指岩虾Periclimenes digitalis	JX025188	#14
鼓虾科		钩虾属	细足鼓虾Alpheus gracilipes	DQ642885	#15

单倍型	16SrRNA基因变异位点
单倍型	95	158	159	163	295	335	483	484
Ⅰ	G	G	G	A	C	T	A	G
Ⅱ	A	?	?	G	?	?	?	?
Ⅲ	?	A	A	?	T	?	?	?
Ⅳ	?	?		?	?	?	G	T
Ⅴ	?	?	?	?	?	C	?	?

单倍型	16SrRNA基因变异位点
单倍型	95	158	159	163	295	335	483	484
Ⅰ	G	G	G	A	C	T	A	G
Ⅱ	A	?	?	G	?	?	?	?
Ⅲ	?	A	A	?	T	?	?	?
Ⅳ	?	?		?	?	?	G	T
Ⅴ	?	?	?	?	?	C	?	?

物种	A	G	T	C	A+T	G+C
Exopalaemon modestus	31.69	20.37	36.63	11.32	68.31	31.69
Exopalaemon annandalei	30.98	20.94	37.18	10.68	68.16	31.62
Exopalaemon orientis	31.48	20.78	35.80	11.93	67.28	32.72
Exopalaemon.carinicauda	31.48	20.78	35.80	11.93	67.28	32.72
Palaemon gravieri	31.56	19.88	37.50	11.07	69.06	30.94
Palaemon macrodactylus	31.76	19.88	37.09	11.27	68.85	31.15
Palaemon serrifer	32.03	19.92	36.34	11.70	68.38	31.62
Palaemon concinnus	31.40	21.41	35.52	11.70	66.92	33.08
Palaemonetes australis	31.28	20.99	35.19	12.55	66.46	33.54
Macrobrachium niphanae	29.71	21.93	37.91	10.45	67.62	32.38
Brachycarpus.biunguiculatus	30.21	24.42	32.40	12.9	62.61	37.39
Leander. tenuicornis	34.23	19.82	36.08	9.93	70.31	29.69
Leandrites deschampsi	27.43	25.07	34.82	12.8	62.25	37.75
平均值	31.17	21.24	36.02	11.55	67.19	32.80