论文题目：基于eDNA宏条形码技术对大冶湖鱼类多样性的研究
摘要：近年来,由于人类活动引起水环境变化、外来物种入侵、过度捕捞等对鱼类资源造成严重影响,鱼类多样性呈下降趋势。传统的鱼类多样性调查方法往往费时费力且目标捕获率较低、无法满足对鱼类无伤损的动物福利要求。eDNA宏条形码技术（eDNA metabarcoding）在鱼类监测中显示出省时省力、灵敏度高且可标准化的优点,具有极大的应用前景。本研究分别使用传统捕捞方法和eDNA宏条形码技术对大冶湖鱼类进行多样性调查并对比分析,探索eDNA宏条形码技术对湖泊鱼类监测的可靠性和有效性,为此新技术的发展完善、应用研究做铺垫。其主要研究结果如下:1.基于传统捕捞方法对大冶湖的鱼类资源进行调查,共捕获到鱼类4目6科18属24种。其中鲤形目17种、鲈形目4种、鲇形目2种、鲱形目1种,种类分别占比70.8%、16.7%、8.3%、4.2%。通过相对重要性指数IPI值分析,鲢（Hypophthalmichthys molitrix）、鳙（Hypophthalmichthys nobilis）为大冶湖的优势种,短颌鲚（Coilia brachygnathus）、团头鲂（Megalobrama amblycephala）、鲫（Carassius auratus）、达氏鲌（Culter dabryi）和（?）（Hemiculter leucisculus）为大冶湖的重要种。通过对大冶湖鱼类多样性分析,鱼类的Shannon-Wiener多样性指数（H）范围为0.714～2.237,Simpson优势度集中指数（C）范围为0.457～0.879,两种指数均表明大冶湖牛皮港水域的鱼类多样性最高,白沙塆水域的鱼类多样性最低。2.通过eDNA宏条形码技术,选取扩增eDNA的线粒体细胞色素C氧化酶亚基I（Cytochrome Oxidase I,COI）和12S r RNA两个基因区域,对大冶湖鱼类多样性进行研究。eDNA-COI样品的高通量测序采取先直接拼接再质控的方式,去除嵌合体用于后序分析的有效序列对数在49252～69776之间。eDNA-12S样品采取先质控再拼接的方式,去除嵌合体用于后序分析的有效序列对数在69264～74224之间。对有效序列进行聚类分析,COI共得到3113个OTU,12S共得到3683个OTU。3.eDNA-COI样品Alpha多样性分析可得:Shannon指数范围为3.168～5.003;Simpon指数变化范围为0.019～0.158;ACE指数变化范围为577.031～1563.512;Chao指数变化范围为579.222～1553.881。四种指数均表明大湾水域群落物种的丰富度和多样性最高,三家塆水域物种丰富度最低,高架桥和刘家湖水域物种多样性较低。eDNA-12S样品Alpha多样性指数分析可得:Shonnon指数3.610～4.978;Simpon指数变化范围0.023～0.107;ACE指数变化范围424.076～1428.967;Chao指数变化范围422.000～1392.707。通过指数可得林家湖水域物种丰富度最高,大泉湾水域物种丰富度最低。刘家湖水域物种多样性最高,高驾桥水域物种多样性最低。4.eDNA-COI样品Beta多样性分析得:PCA分析、PCo A分析和NMDS分析均表明大湾和牛皮港水域差异较小;PCA分析和PCo A分析表明高架桥水域与白沙湾水域的群落物种组成差异较大,NMDS分析三家塆与林家湖水域差异比较大。eDNA-12S样品Beta多样性分析得:PCA分析表明高架桥与白沙湾水域的群落物种组成差异较大,刘家湖与白沙湾水域的群落物种组成差异较小。PCo A分析表明高架桥与刘家湖水域的物种组成差异较大,牛皮港与高架桥水域的物种组成差异较小。NMDS分析得,刘家湖和白沙湾差异较小,牛皮港与白沙湾差异比较大。5.经物种注释,eDNA-COI注释到鱼类2纲（辐鳍鱼纲和软骨鱼纲）13目17科20属20种。其中淡水湖泊鱼类7种,占比35.0%,分别为鲢（Hypophthalmichthys molitrix）、鲫（Carassius auratus）、草鱼（Ctenopharyngodon idellus）、鲤（Cyprinus carpio）、鲇（Silurus astotus）、花（?）（Hemibarbus maculatus）和平口鮈（Ladislavia taczanowskii）。eDNA-12S注释到鱼类2纲（辐鳍鱼纲和软骨鱼纲）17目26科29属29种。其中淡水湖泊鱼类3种,占比10.3%,分别为鳙（Hypophthalmichthys nobilis）、黄黝鱼（Hypseleotris swinhonis）、马口鱼（Opsariichthys bidens）。通过eDNA宏条形码技术监测出的淡水湖泊鱼类10种,隶属于3目3科10属。与传统方法共同监测到的鱼类有5种,分别为鲢（Hypophthalmichthys molitrix）、鳙（Hypophthalmichthys nobilis）、鲫（Carassius auratus）、草鱼（Ctenopharyngodon idellus）、花（?）（Hemibarbus maculatus）。
关键词：大冶湖;eDNA宏条形码技术;鱼类多样性;COI;12S rRNA
学科专业：渔业资源
摘要
Abstract
缩略词表
第一章 文献综述
1.1 鱼类多样性及调查方法
1.1.1 生物多样性
1.1.2 鱼类多样性
1.1.3 鱼类多样性的监测方法
1.2 eDNA宏条形码技术简介
1.2.1 eDNA简介
1.2.2 eDNA条形码
1.2.3 eDNA宏条形码
1.3 eDNA宏条形码技术研究概况
1.3.1 eDNA分布与采样环境影响
1.3.2 扩增区域及引物
1.3.3 参考数据库
1.3.4 湖泊鱼类多样性监测实例
1.4 研究目的与意义
第二章 基于传统形态学方法的调查
2.1 引言
2.2 材料与方法
2.3 结果与分析
2.3.1 鱼类群落组成与分布
2.3.2 鱼类多样性分析
2.3.3 鱼类区系分析
2.3.4 各采样点的渔获物分析
2.4 讨论
第三章 基于eDNA宏条形码技术的调查
3.1 引言
3.2 材料与方法
3.2.1 eDNA样品的采集与保存
3.2.2 eDNA的提取
3.2.3 PCR扩增与纯化
3.2.4 制备测序文库并高通量测序
3.2.5 生物信息学分析
3.3 结果与分析
3.3.1 测序数量质量统计
3.3.2 OTU聚类分析
3.3.3 Alpha多样性分析
3.3.4 Beta多样性分析
3.3.5 物种组成分析
3.3.6 湖泊鱼类的监测比较
3.4 讨论
3.4.1 关于采样环境的讨论
3.4.2 关于不同扩增区域的讨论
3.4.3 关于参考数据库的讨论
3.4.4 关于生物信息学分析的讨论
第四章 主要结论与建议
4.1 主要结论
4.2 研究展望
参考文献
致谢