大龙虎泡野生日本沼虾遗传多样性分析

兰若林, 马文智, 张立民, 孙博, 常玉梅, 梁利群

华北农学报. 2023, 38(S1): 437-443

华北农学报 ›› 2023, Vol. 38 ›› Issue (S1) : 437-443. DOI: 10.7668/hbnxb.20193703
畜牧·水产·兽医

大龙虎泡野生日本沼虾遗传多样性分析

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Genetic Diversity Analysis of Macrobrachium nipponense from Dalonghupao

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摘要

为了深入了解本地日本沼虾的遗传特性,为育种选育提供理论支撑,利用微卫星分子标记技术,对大龙虎泡日本沼虾进行遗传多样性比较分析。结果显示,12个微卫星位点均属于高多态性位点(PIC>0.5);太湖2号养殖群体的等位基因数为4~11,有效等位基因为3.686 4~7.480 5,观测杂合度为0.318 2~0.833 3,期望杂合度为0.744 9~0.884 8;各位点的多态性为0.691 9~0.851 7,属于高遗传多样性的群体。大龙虎泡野生群体等位基因数为1~2,有效等位基因为1.00 0 0~2.000 0,观测杂合度为0.000 0~1.000 0,期望杂合度为0.000 0~0.517 2,各位点的多态性为0.000 0~0.375 0,属于遗传多样性较低的群体。2个群体均有7个位点显著偏离Hardy-Weinberg平衡,大龙虎泡野生群体另出现3个位点无法进行Hardy-Weinberg平衡检验。太湖2号养殖群体的7个位点表现出来的是杂合子缺失,大龙虎泡野生群体的7个表现的是杂合子过剩。分子方差分析显示,有36.15%(P<0.01)的遗传变异来源于群体间,而63.85%(P<0.01)的变异来源于群体内。与太湖2号养殖群体的遗传相似度为0.276 9,遗传距离为1.284 3,这2个群体遗传相似度低,遗传距离远,存在很大的遗传差异。2个群体的遗传分化指数FST为0.361 53(P<0.01),遗传分化程度明显。种群遗传结构分析结果显示,最佳K值为3,说明这2个种群有3个可能的祖先。大龙虎泡野生群体遗传多样性水平较低,提示对大龙虎泡野生群体种质资源的保护刻不容缓。

Abstract

To learn more about the genetic characteristics of Macrobrachium nipponense and provide theoretical support for breeding selection,it used microsatellite molecular marking technology to compare the genetic diversity of Macrobrachium nipponense in Dalonghupao. The results showed that all 12 microsatellite loci were highly polymorphic loci (PIC>0.5). In the population of Taihu 2,the observed number of alleles ranged from 4 to 11,the effective number of alleles ranged from 3.686 4 to 7.480 5,the observed heterozygosity was 0.318 2—0.833 3,the expected heterozygosity was 0.744 9—0.884 8,the PIC of each locus was 0.691 9—0.851 7. The population of Taihu 2 was with high genetic diversity. In the population of Dalonghupao,the observed number of alleles ranged from 1—2,the effective number of alleles was 1.000 0—2.000 0,the observed heterozygosity was 0.000 0—1.000 0,the expected heterozygosity was 0.000 0—0.517 2,the PIC of each locus was 0.000 0—0.375 0. The population of Dalonghupao was with low genetic diversity. Seven loci in both populations deviated significantly from Hardy-Weinberg equilibrium,and three loci in the population of Dalonghupao could not be tested for Hardy-Weinberg equilibrium. Seven loci in the population of Taihu 2 showed heterozygous deletion,while seven loci in the population of Dalonghupao showed heterozygous excess. AMOVA analysis showed that 36.15% (P<0.01)of the total genetic variation was among populations and 63.85% (P<0.01)was among individuals. The genetic similarity between the population of Dalonghupao and the population of Taihu 2 was 0.276 9 and the genetic distance was 1.284 3,which showed that the genetic similarity between the two populations was low,and the genetic distance was far,and there were great genetic differences. The genetic differentiation index (FST)of the two populations was 0.361 53 (P<0.01),and the degree of genetic differentiation was obvious. The population genetic structure analysis showed an optimal K value of 3,indicating that the two populations had three possible ancestors. The level of genetic diversity of Dalonghupao wild population was low,which prompting us to protect the germplasm resources of the population of Dalonghupao.

关键词

日本沼虾 / 遗传多样性 / 微卫星 / 太湖2号 / 分子标记

Key words

Macrobrachium nipponense / Genetic diversity / Microsatellite / Taihu 2 / Molecular marker

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兰若林 , 马文智 , 张立民 , 孙博 , 常玉梅 , 梁利群. 大龙虎泡野生日本沼虾遗传多样性分析. 华北农学报. 2023, 38(S1): 437-443 https://doi.org/10.7668/hbnxb.20193703
Ruolin LAN , Wenzhi MA , Limin ZHANG , Bo SUN , Yumei CHANG , Liqun LIANG. Genetic Diversity Analysis of Macrobrachium nipponense from Dalonghupao. Acta Agriculturae Boreali-Sinica. 2023, 38(S1): 437-443 https://doi.org/10.7668/hbnxb.20193703
黑龙江省地处我国东北高纬度地区,境内大部分地区属中温带,小部分属于寒温带。自然渔业资源丰富,生物多样复杂,具有南北生物区系错综交杂的特点,是我国淡水渔业的重要省份[1]。境内除有丰富的鱼类资源外,还存在多种甲壳类资源,其中包括日本沼虾、秀丽白虾、中华小长臂虾[2]。但是黑龙江省的虾类养殖并不发达,水产养殖业主要以鱼类为主,2020年虾类养殖产量仅750 t[3]。黑龙江虾类养殖不发达的原因之一是苗种的问题,当地虾类养殖产业面临无种可养的境地,一是虾类的苗种无法进行长途运输,先后引入南方日本沼虾选育新品种,长途运输的死亡率高,无法将其他地区优质的苗种运往黑龙江省;二是没有适合黑龙江养殖的虾类的品种,南方优质的日本沼虾养殖品种太湖2号不适应黑龙江省的气候,对低温耐受能力差[4],无法在黑龙江省自然越冬,然而土著日本沼虾具有抗逆性强的特性。因此,开展土著日本沼虾种质资源开发利用,培育耐低温生长快新品种是促进寒区虾类养殖业快速发展重要工作之一,对促进黑龙江省虾类养殖具有重要的意义。
日本沼虾(Macrobrachium nipponense)俗名河虾、青虾,隶属甲壳纲(Crustarcea)十足目(Decaplda)长臂虾科(Palaemonidae)沼虾属(Macrobrachium)。我国各淡水水域均有日本沼虾的分布,并且是经济价值较大的淡水虾类之一,年产值超过22.8万t,是全国产量第三的淡水虾类[3,5-6]。位于黑龙江省大庆市杜尔伯特蒙古族自治县的大龙虎泡是日本沼虾在黑龙江省的主权分布区[2]。据当地渔民介绍,10 a前,大龙虎泡中日本沼虾还有一定的产量。但近年,随着水体污染、捕捞强度的增大,在繁殖季节已很难捕到,资源量下降明显。因此,加强对这一优异种质资源的保护研究,适度开发利用是当前工作的重点。
群体遗传学相关结论是评估种质资源现状、提出资源保护策略以及进行良种选育的理论依据。分子标记是现代群体遗传学研究的有力工具。微卫星DNA又称为简单重复序列(SSR),是少数核苷酸多次串联重复的序列[7]。微卫星在基因组中具有分布广、多态性丰富、共显性等的特点,所以被广泛用于群体遗传多样性、亲缘关系鉴定等方面[8]
本研究利用SSR标记,对黑龙江省大龙虎泡地区野生日本沼虾群体遗传结构与多样性进行分析,为黑龙江地区日本沼虾野生种群的保护与开发提供理论支撑,同时为未来的良种选育奠定基础。

1 材料和方法

1.1 试验材料

利用地笼网在黑龙江省杜尔伯特蒙古族自治县大龙虎泡采集野生日本沼虾群体(DM),同时于中国水产科学研究院黑龙江水产研究所呼兰试验场采集太湖2号养殖群体(TH),每个群体的样本数均为24。采集尾部肌肉放于-20 ℃保存备用。

1.2 试验方法

1.2.1 基因组DNA的提取

基因组DNA的提取参考《分子克隆实验指南(第四版)》中的用蛋白酶K和苯酚从哺乳动物细胞中分离高分子质量DNA[9]。使用NanoDropTM 8000分光光度计(赛默飞世尔科技公司)检测DNA的纯度和浓度,并稀释至50 ng/μL,4 ℃保存备用。

1.2.2 微卫星检测

根据公开发表的日本沼虾多态性微卫星标记,筛选重复性好、多态性较高的微卫星标记12个,由北京诺赛基因组研究中心有限公司合成引物,引物信息见表1[10-13]
表1 12对引物信息

Tab.1 Information of twelve pairs of microsatellite primers

位点
Locus
基因序列号
GenBank accession
number
引物来源文献
Source literature
of primers
WXM25 GU189621 Qiao等[10]
WXM33 GU189629
Mni001 EU130924 Feng等[11]
Mni004 EU130926
Mni006 EU130928
Mni013 EU130932
Mni034 GQ257531 Ma等[12]
Mni040 GQ257537
Mni051 GQ257548
Mni058 GQ257555
Mni076 GQ257573
X781 KF601809 Zhao等[13]
XZ339 KF601824
PCR反应体系为15 μL,包括1 μL DNA模板,7.5 μL Green Tap Mix(南京诺唯赞生物科技股份有限公司生产),上、下游引物(10 μmol/L)各1 μL,双蒸水补齐。PCR程序为:94 ℃预变性5 min;94 ℃变性30 s,依各引物的退火温度复性30 s,72 ℃ 45 s,循环30次;循环结束后72 ℃延伸7 min,PCR产物置于4 ℃保存。获得的PCR产物先使用1.5%琼脂糖凝胶电泳,检验PCR产物合格后使用8%非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳进行微卫星多态性检测。

1.2.3 数据统计与分析

利用PopGene 1.32软件计算等位基因数(Allele number,Na)、有效等位基因数(Number of effective allele,Ne)、观测杂合度(Observed heterozygosity,Ho)、期望杂合度(Expected heterozygosity,He)、遗传相似度、遗传距离;使用Genepop on the Web(https://genepop.curtin.edu.au/)进行Hardy-Weinberg平衡检验,并依据P值判断是否平衡;采用PowerMarker 3.25软件进行多态信息含量(Polymorphism information content,PIC)的计算;利用Arlequin 3.5.2.2进行群体间遗传分化指数(FST)和群体分子方差分析(AMOVA分析);利用Structure 2.3.4、CLUMPP 1.1.2进行群体贝叶斯聚类分析;使用网站Structure Harvester(https://taylor0.biology.ucla.edu/structureHarvester/)计算Structure中的最佳K值;利用distruct 1.1、Adobe Illustrator 2021进行可视化处理。

2 结果与分析

2.1 微卫星位点的多态性

12个微卫星位点在2个日本沼虾群体中的遗传多样性见表2,在这2个日本沼虾群体中,等位基因数(Na)最少的位点是X781为4,最多的是Mni058为11;有效等位基因数(Ne)最少的位点是Mni034为2.733 9,最多的位点是Mni013为5.992 5;观测杂合度(Ho)最少的位点是Mni034为0.191 5,最多的位点是Mni006为0.847 8;期望杂合度(He)最少的位点是Mni034为0.641 0,最多的位点是Mni013为0.843 7;多态信息含量(Polymorphism information content,PIC)最少的位点是Mni034为0.602 4,最多的位点是Mni013为0.813 1,所有位点的多态信息含量均高于0.5,具有较高的多态性,可以进行遗传多样性分析。
表2 12个微卫星位点在2个日本沼虾群体中的遗传多样性

Tab.2 Genetic diversity of twelve microsatellite loci in two Macrobrachium nipponense populations

位点
Locus
等位基因数
Allele number
有效等位基因数
Number of
effective allele
观测杂合度
Observed
heterozygosity
期望杂合度
Expected
heterozygosity
多态信息含量
Polymorphism
information content
WXM25 7 5.643 8 0.769 2 0.833 5 0.799 0
WXM33 6 3.846 4 0.708 3 0.747 8 0.702 9
Mni001 9 5.358 1 0.750 0 0.821 9 0.791 6
Mni004 5 4.161 3 0.739 1 0.768 0 0.720 8
Mni006 8 4.169 5 0.847 8 0.768 5 0.725 9
Mni013 9 5.992 5 0.675 0 0.843 7 0.813 1
Mni034 6 2.733 9 0.191 5 0.641 0 0.602 4
Mni051 9 2.878 2 0.191 5 0.659 6 0.614 9
Mni058 11 3.400 7 0.416 7 0.713 4 0.687 6
Mni076 10 4.170 1 0.666 7 0.768 2 0.726 5
X781 4 3.013 7 0.541 7 0.675 2 0.619 1
XZ339 7 4.951 1 0.666 7 0.807 0 0.769 8
平均Mean 7.583 3 4.193 3 0.597 0 0.754 0 0.714 5

2.2 群体遗传多样性

日本沼虾太湖2号养殖群体与大龙虎泡野生群体遗传多样性参数分别见表3。日本沼虾太湖2号养殖群体的等位基因数为4~11,平均等位基因数为7.583 3;有效等位基因为3.686 4~7.480 5,平均有效等位基因数为5.397 5;观测杂合度为0.318 2~0.833 3,平均观测杂合度为0.532 8;期望杂合度在0.744 9~0.884 8,平均期望杂合度为0.821 1;各位点的多态性为0.691 9~0.851 7,平均PIC为0.777 1,各位点的多态性均较高。说明该群体属于高遗传多样性的群体。
表3 2个群体遗传多样性参数

Tab.3 Genetic diversity parameters of the two populations

位点
Loci
等位基因数
Allele number
有效等位基因数
Number of
effective allele
观测杂合度
Observed
heterozygosity
期望杂合度
Expected
heterozygosity
P
P-value
多态信息含量
Polymorphism
information content
太湖
2号
TH
大龙
虎泡
DM
太湖
2号
TH
大龙
虎泡
DM
太湖
2号
TH
大龙
虎泡
DM
太湖
2号
TH
大龙
虎泡
DM
太湖
2号
TH
大龙
虎泡
DM
太湖
2号
TH
大龙
虎泡
DM
WXM25 7 2 5.142 9 2.000 0 0.625 0 1.000 0 0.822 7 0.517 2 0.028 3 0.000 3** 0.778 0 0.375 0
WXM33 6 2 4.282 5 1.916 8 0.625 0 0.791 7 0.782 8 0.488 5 0.008 8 0.002 2* 0.729 0 0.363 9
Mni001 9 2 7.480 5 1.986 2 0.583 3 0.916 7 0.884 8 0.507 1 0.000 0** 0.000 0** 0.851 7 0.373 3
Mni004 5 2 4.100 8 2.000 0 0.478 3 1.000 0 0.772 9 0.511 1 0.004 2 0.000 0** 0.715 8 0.375 0
Mni006 8 2 5.866 7 1.986 2 0.772 7 0.916 7 0.848 8 0.507 1 0.274 8 0.000 0** 0.807 5 0.373 3
Mni013 9 2 6.471 9 1.969 2 0.541 7 0.875 0 0.863 5 0.508 1 0.000 4** 0.004 2 0.829 7 0.371 1
Mni034 6 1 4.723 2 1.000 0 0.391 3 0.000 0 0.805 8 0.000 0 0.000 0** - 0.758 7 0.000 0
Mni051 9 1 3.686 4 1.000 0 0.391 3 0.000 0 0.744 9 0.000 0 0.000 0** - 0.707 9 0.000 0
Mni058 11 1 7.432 3 1.000 0 0.833 3 0.000 0 0.883 9 0.000 0 0.023 9 - 0.851 0 0.000 0
Mni076 10 2 6.816 6 2.000 0 0.333 3 1.000 0 0.871 5 0.510 6 0.000 0** 0.000 0** 0.837 4 0.375 0
X781 4 2 3.852 8 1.704 1 0.500 0 0.583 3 0.756 2 0.422 0 0.002 2* 0.066 2 0.691 9 0.327 8
XZ339 7 2 4.913 7 2.000 0 0.318 2 1.000 0 0.815 0 0.511 1 0.000 0** 0.000 0** 0.766 6 0.375 0
平均Mean 7.583 3 1.713 5 5.397 5 0.509 3 0.532 8 0.626 4 0.821 1 0.364 7 - - 0.777 1 0.275 8
注:P.偏离Hardy-Weinberg平衡的显著性;*.经Bonferroni多重校正后统计学显著水平(P < 0.05);**.经Bonferroni多重校正后统计学极显著水平(P<0.01)。
Note:P.The significance of deviation from Hardy-weinberg equilibrium;*.The statistically significant level after Bonferroni multiple correction(P<0.05);**.The extremely significant level after Bonferroni multiple correction (P<0.01).
大龙虎泡日本沼虾野生群体等位基因数为1~2,平均等位基因数为1.7135;有效等位基因为1.000 0~2.000 0,平均有效等位基因数为0.509 3;观测杂合度为0.000 0~1.000 0,平均观测杂合度为0.626 4;期望杂合度为0.000 0~0.517 2,平均期望杂合度为0.364 7;各位点的多态性为0.000 0~0.375 0,平均PIC为0.275 8,各位点的多态性均较低。说明该群体属于低遗传多样性的群体。
两个群体均有7个位点显著偏离Hardy-Weinberg平衡,详见表3,大龙虎泡野生群体另出现3个位点无法进行Hardy-Weinberg平衡检验,这些位点都是只有1个等位基因的纯合子。但是2个种群偏离Hardy-Weinberg平衡的表现不同,太湖2号养殖群体的7个位点表现出来的是杂合子缺失,大龙虎泡野生群体的7个表现的是杂合子过剩。
太湖2号养殖群体的观测杂合度要低于期望杂合度,大龙虎泡野生群体相反。除观测杂合度大龙虎泡野生群体高于太湖2号养殖群体外,其他各项指标太湖2号养殖群体均高于大龙虎泡野生群体。

2.3 群体遗传分化指数与遗传结构

AMOVA分析结果见表4,可以看出,群体中有36.15%(P<0.01)的遗传变异来源于群体间,而63.85%(P<0.01)的变异来源于群体内,说明遗传差异既存在于个体间也存在于群体间,但是个体间的遗传变异大于群体之间的遗传变异。
表4 2个日本沼虾群体的AMOVA分析

Tab.4 AMOVA of two Macrobrachium nipponense populations

变异来源
Source of variation
自由度
df
平方和
Sum of square
方差分量
Variance component
变异百分比
Percentage of variation
组内群体间Among populations 1 69.938 1.405 33 36.15**
群体内Within populations 94 233.292 2.481 83 63.85**
总计Total variation 95 303.229 3.887 15
注:**.1023次模拟检验后显示为极显著(P<0.01)。
Note:**.1023 simulation tests showed extremely significant (P<0.01).
大龙虎泡野生群体和太湖2号养殖群体的遗传相似度为0.276 9,遗传距离为1.284 3。这2个群体遗传相似度低,遗传距离远,存在很大的遗传差异。2个群体的遗传分化指数FST为0.361 53(P<0.01),遗传分化明显。
Structure分析结果如图1所示,包含了K值分别为2,3,4,5的结果。Structure Harvester分析结果显示,最佳K值为3,说明这2个种群有3个可能的祖先。大龙虎泡野生种群遗传结构单一,太湖2号养殖种群与大龙虎泡野生种群有基因相似度但是不高。
图1 2个群体Structure分析

Fig.1 Structure analysis of two populations

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3 结论与讨论

微卫星在基因组中具有分布广、多态性丰富、共显性等的特点,同时微卫星技术还具有DNA需求样品少、DNA质量要求不高、试验程序简单、特异性强、重复性好等特点[7,8,14]。因此,微卫星被广泛用于全国各地的日本沼虾遗传多样性分析[15-18]。Barker[19]研究结果表明,一般情况下,25个个体就可以进行试验分析;乔利英等[20]认为,30~50是微卫星DNA分析所需要的最小样本量。因为客观因素,本试验采集样本数有限,样本量为24个,另外有其他研究的样本量同样为24或更少[17,21],因此,认为本试验结果可以反映出遗传多样性。
多态信息含量可以评价微卫星位点的多态性,Botstein等[22]认为,当某个群体的PIC>0.50时,则表明该位点为高度多态。本研究中使用的位点的在2个群体的PIC最小值为0.602 4,属于高度多态。在太湖2号养殖群体中所有位点中PIC最小值为0.691 9,均属于高度多态;在大龙虎泡野生群体中Mni034、Mni051、Mni058没有多态性,其余位点均为中度多态。本研究中所使用的微卫星位点是由已经公开发表的研究中挑选出的,在其他研究中这些位点均属于高度多态[23-24]。因此,这些位点均可以用于日本沼虾群体遗传多样性的分析,在大龙虎泡野生群体中呈现中、低多态性,可能是因为在这个群体的遗传多样性较低。
基因杂合度表示群体中某个位点上杂合子的频率,反映出群体的遗传变异程度,通常被认为是衡量群体遗传变异的最适参数[25]。如果杂合度低于0.5则认为群体的遗传多样性较低。大龙虎泡野生日本沼虾群体的有些位点的观测杂合度出现了0或者1的极端情况,表明这些样本中出现某些位点全为纯合子或杂合子的情况。观测杂合度Ho容易受样本影响,所以一般选择期望杂合度He进行判读。本研究中太湖2号养殖群体、大龙虎泡野生群体的观测杂合度分别是0.532 8和0.626 4,期望杂合度分别是0.821 1和0.364 7。这2个群体的Ho均高于0.5,野生群体高于养殖群体,但是养殖群体的He高达0.821 1,野生群体的He仅0.364 7。王永辰等[23]研究了天津的4个野生群体,它们的He为0.634 2~0.741 1;陈静等[16]研究了安徽省的6个野生群体和4个养殖群体,6个野生群体He为0.795~0.876,4个养殖群体He为0.821~0.848;武小斌等[17]研究了白洋淀、衡水湖、微山湖、洪泽湖等4个野生群体,它们的He为0.515 6~0.540 3。太湖2号养殖群体He要高于上述大部分野生群体,与养殖群体类似;大龙虎泡野生群体He低于上述所有群体,与其他野生群体表现出较大的差异。说明太湖2号养殖群体的遗传多样性处于较高的水平,但与养殖群体接近,而大龙虎泡野生群体的遗传多样性较低。
Hardy-Weinberg平衡检验是检验基因是否平衡,2个日本沼虾种群均出现了偏离Hardy-Weinberg平衡的情况,说明这2个日本沼虾群体出现了近亲交配。太湖2号养殖群体养殖在中国水产科学研究院黑龙江水产研究所呼兰试验场,不属于一个较大的种群,同时试验用虾属于在试验场内太湖2号的后代,出现偏移Hardy-Weinberg平衡是正常的。在收集大龙虎泡野生日本沼虾样本时,难以捕获日本沼虾样本,种群数量少,可能受到人为捕捞的影响,其自然资源量受到影响,所以可能出现了近亲繁殖,从而影响了Hardy-Weinberg平衡。
海南沼虾(Macrobrachium hainanense)与日本沼虾杂交选育出太湖1号,并由太湖1号多次与日本沼虾杂交选育,从而得到太湖2号[26],因此,太湖2号本身具有高杂合度、高遗传多样性的特点。大龙虎泡日本沼虾群体的遗传多样性较低,究其原因:黑龙江地处中国东北部,年均气温仅4 ℃,大龙虎泡水体碱度为8 mmol/L,而太湖2号的半致死低温为6.7 ℃,碱度的安全浓度为4.71 mmol/L[4],已与大龙虎泡野生种群对低温和碱度的耐受上出现明显分化。大龙虎泡曾经是大庆市饮用水水源二级保护区,现在水体碱度已达8 mmol/L,水体矿化度呈上升的趋势,低温和盐碱的胁迫对日本沼虾的生存产生了影响,在自然选择下,基因信息发生定向的改变。此外,大龙虎泡野生日本沼虾受到人为捕捞的影响,Hardy-Weinberg平衡的检验结果说明大龙虎泡野生日本沼虾存在近亲繁殖,以此推测大龙虎泡野生日本沼虾遗传多样性低可能与近亲繁殖相关。
Brown[27]认为,以异交为主的物种,群体内部的变异会达到90%。2个群体的分子方差显示,36.15%的变异来源于群体间,仅63.85%的变异来源于群体内或个体内,远低于Hamrick的结论,可能是2个群体的遗传距离较远、差别较大造成的。2个群体的遗传相似度为0.276 9,遗传距离为1.284 3,支持了上述结论。另外FST为0.361 53,大于0.15,2个群体的具有较高的遗传分化水平[28]
群体遗传结构分析表明,通过软件计算出接近真实的K值为3,说明这个2个种群可能存在3个祖先,大龙虎泡野生日本沼虾单独为一支,太湖2号存在3个祖先,其中一个为大龙虎泡野生日本沼虾祖先,但其占比低,主要是由另2个祖先进化而来。太湖2号是海南沼虾和日本沼虾的杂交后代,太湖2号的原选育日本沼虾品种与大龙虎泡野生日本沼虾可能已经出现了分化。不过选育过程中的选择性育种也会造成遗传结构的改变[29],太湖2号的育种过程也可能是出现这个情况的原因。
黑龙江与长江中下游距离远,2个日本沼虾群体没有基因交流,加上太湖2号是日本沼虾与海南沼虾的杂交后代,是2个群体遗传相似度低、遗传距离远、遗传分化水平高的原因。Structure分析也支持了2个群体遗传相似度低、遗传距离远、遗传分化水平高的情况,在Structure分析结果中,大龙虎泡野生种群单独为一支,太湖2号有2个明显的基因来源,大龙虎泡野生种群的来源基因只在太湖2号占有相当少一部分。此外,在大龙虎泡中发生了自然选择也是原因之一。马克异等[30]认为FST与地理距离有相关性,这也解释了FST较大的原因。
大龙虎泡日本沼虾野生群体的遗传多样性水平较低,从保护生物学的角度出发,人工增殖是扩大其资源量的有效方法。同时加强对大龙虎泡水质的改善,优化水生态环境是间接保护这一种质资源的有效方法。同时也可通过人工养殖方式满足人们对这一优异种质需求,以减少对野生种源的采捕达到资源恢复的目的。
黑龙江省土著日本沼虾比太湖2号有更优异的抗寒性能,具有种质资源开发的潜力,但是大龙虎泡群体的遗传多样性水平较低,需要对其进行保护。大龙虎泡野生群体与太湖2号2个种群均有位点偏离了Hardy-Weinberg平衡,同时2个种群存在遗传分歧。本研究揭示了大龙虎泡野生日本沼虾遗传多样性现状,为黑龙江日本沼虾种质资源研究与保护、后续的适应黑龙江本土气候的优质日本沼虾品种选育提供一定的参考。

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