利用耳石稳定同位素分析技术探究长江和赣江鲢种群分化及其成因

Silver carp, Hypophthalmichthys molitrix (Cuvier et Valenciennes), is one of the major culture and capture species in China. The Yangtze River and its attached waterbodies are main home to sivler carp. However, genetic analysis indicated that there were remarked distinctions in genetic structures between two populations in Ganjiang River and Yangtze River and between two populations in upper reach and middle reach of Changjiang River as well. Because it's of concerns with effective protection and management of silver carp resources in the Yangtze River basin, we should make further studies to validate the genetic results and further probe into the causes led to its population differentiation. Analysis of stable isotope ratios(e.g.δ18 O and δ13 C)in otolith can be effectively used to detect the sources, natal home and migratory route and life histories of fish stocks and environmental changes. This project plans to use otolith stable isotope analysis in studying population differentiation of silver carp from Ganjiang River and Yangtze River.We sample juvenile,young and mature individuals of silver carp from both rivers and Poyang Lake and analyze the time-series （month, season and year） corresponding to oxygen and carbon isotope values in otoliths. By comparative analysis with these waterbodies, along with the genetic analysis results using microsatellite maker technique, we can infer the natal home of silver carp stocks and activity route and demonstrate the population differentitation of two populations from Yangtze River and Ganjiang River. Meanwhile, we make clear that either geographic isolation between two rivers or innate homing instinct of silver carp is responsible for the population differentiation. Implementation of this project will not only help provide reliable evidence for conservation and management of the silver carp stocks in the Yangtze River Basin，and but deepen our understanding of the biology of silver carp as well.

鲢是我国主要养殖和捕捞对象之一，长江及其附属湖泊是其天然资源的重要产地。遗传分析表明，长江干流上、中、下游，赣江与长江鲢群体在遗传结构上存在明显区别，分属不同种群。事关长江流域鲢种质资源的有效保护和管理，对遗传学的研究结果需要进行确证，对造成鲢种群分化的原由更值得探究。耳石稳定同位素（如δ18O和δ13C）分析在识别鱼类种群来源、出生地、洄游路线和生活史，以及环境变化方面成效显著。本项目拟在长江、赣江和鄱阳湖水体采集稚幼鱼和成鱼，采用耳石碳、氧稳定同位素分析技术，将鱼耳石上相应时间序列的碳、氧稳定同位素值与来自长江、赣江样本建立的背景值进行对应分析，同时结合微卫星标记遗传分析结果，判断各水体中鲢群体的出生地和鲢活动规律，确证长江和赣江鲢是否存在种群分化，并明确鲢种群分化是由地理隔离还是鲢具有回归习性所致。本项目的实施，将为长江鲢种质资源保护和管理提供可靠依据，同时深化对鲢生物学的认知。

鲢是我国主要养殖和捕捞对象之一，长江及其附属湖泊是其天然资源的重要产地。有遗传分析表明，长江干流上、中、下游，赣江与长江鲢群体在遗传结构上存在明显区别，分属不同种群。事关长江流域鲢种质资源的有效保护和管理，需要对已有遗传学的研究结果需要进行确证，并对可能造成鲢种群分化的原由进行探究。为此，提出了本研究项目，旨在通过遗传学的进一步分析，以及耳石元素环境指纹的微化学元素分析，寻找证据，确证长江和赣江鲢群体是否存在种群隔离和分化，并分析原因。为此，本项目在长江、赣江和鄱阳湖水体采集了稚幼鱼和成鱼，利用微卫星标记和线粒体D-loop序列分析技术对鲢群体的遗传分化和基因交流情况进行了分析，同时采用耳石微化学分析技术，对耳石上核心对应的出生地的环境元素指纹进行识别，并与建立的长江、赣江鲢群体出生地元素指纹背景值进行对应分析，判断各水体中鲢群体的出生地和鲢活动规律，确证长江和赣江鲢是否存在种群分化，并明确鲢种群分化是由地理隔离还是鲢具有回归习性所致。微卫星分析结果表明，长江、赣江和鄱阳湖鲢群体遗传多样性高，鄱阳湖鲢群体来自长江和赣江，长江、赣江鲢群体可以通过鄱阳湖进行基因交流，线粒体D-loop序列分析虽然支持原有部分研究结论，但基因流分析表明，长江和赣江鲢群体存在明显的基因交流，不存在种群隔离分化，因此，否定了原有遗传分析指出的长江和赣江鲢存在种群分化的结论。耳石微化学分析结果表明，鲢幼鱼耳石核区四种微量元素与钙元素的比值（Sr:Ca、Ba:Ca、Si:Ca、Mg:Ca）可以作为有效识别长江和赣江鲢群体的环境元素指纹，判别分析结果显示鄱阳湖鲢群体33.83%来源于长江繁殖鲢群体，51.88%来源于赣江繁殖鲢群体。其中，湖口水域群体94.29%来源于长江鲢繁殖群体，波阳水域群体40%来源于长江鲢繁殖群体，50%鲢来源于赣江鲢繁殖群体，永修水域群体80.56%来源于赣江鲢繁殖群体，余干水域群体51.88%鲢来源于赣江繁殖鲢群体。本项目研究结果明确了长江和赣江鲢群体存在基因交流，不存在种群隔离和分化的观点，为长江鲢种质资源保护和管理提供了可靠依据，同时耳石微化学分析在本项目上的成功应用为我国鱼类种群来源识别和生活史分析提供了技术支撑。