海洋所提出鈣化藻類附生性無(wú)節(jié)珊瑚藻生長(zhǎng)的新模式并建立新屬
近日,中國(guó)科學(xué)院海洋研究所藻類生理過(guò)程與精準(zhǔn)分子育種研究團(tuán)隊(duì)在鈣化藻類附生性無(wú)節(jié)珊瑚藻類群的物種多樣性和進(jìn)化研究中取得重要進(jìn)展。研究成果發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊Molecular Phylogenetics and Evolution(中國(guó)科學(xué)院1區(qū),TOP期刊)。
附生是無(wú)節(jié)珊瑚藻類群常見(jiàn)的一種生態(tài)習(xí)性,常附生在石花菜、江蘺等大型經(jīng)濟(jì)海藻或海草上,形成粉色殼狀的斑塊,有時(shí)在宿主植物體上大量生長(zhǎng),影響宿主的光合作用,因而是海洋光合生物的敵害生物,是經(jīng)濟(jì)海藻養(yǎng)殖過(guò)程和海草床構(gòu)建中要特別關(guān)注的有害藻類。有報(bào)道稱,在沿海的一些潟湖里,附生性無(wú)節(jié)珊瑚藻在海草葉片上的覆蓋面積可達(dá)75%。附生性無(wú)節(jié)珊瑚藻細(xì)胞壁中含有大量的碳酸鈣,而且在全球廣為分布,因而也是重要的碳匯藻類。然而其物種多樣性研究十分有限,是珊瑚藻研究中易被忽略的類群,因而制約了我們對(duì)其生態(tài)功能的理解,也阻礙了對(duì)珊瑚藻類群的系統(tǒng)性認(rèn)知。
研究團(tuán)隊(duì)基于113號(hào)附生在大型紅藻樣本上的無(wú)節(jié)珊瑚藻類群,評(píng)估了附生性無(wú)節(jié)珊瑚藻和宿主之間的相關(guān)性。基于物種界定算法和多基因串聯(lián)系統(tǒng)發(fā)育分析揭示了附生性無(wú)節(jié)珊瑚藻高度的物種多樣性及其在中國(guó)海藻區(qū)系中的分布特征?;谇捌谘芯拷沂镜氖~藻亞科內(nèi)部類群的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系與其生態(tài)習(xí)性偏好的關(guān)聯(lián)(Yan et al. 2024),本研究重點(diǎn)關(guān)注了一個(gè)與偏好附生性的皮石藻屬親緣關(guān)系密切的未知類群。對(duì)該未知類群和皮石藻屬類群的主要營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行了主成分分析(PCA分析),發(fā)現(xiàn)未知類群的基層細(xì)胞和生殖窩突起形態(tài)和皮石藻屬差異顯著,進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)皮石藻屬的藻體厚度和基層細(xì)胞高度表現(xiàn)出較高的相關(guān)性?;谟H緣關(guān)系分析和形態(tài)構(gòu)造差異,提出建立了一個(gè)新屬——擬皮藻屬Pseudoderma S.-H.Yan,X.-L.Wang & G.-C.Wang。該屬是我國(guó)學(xué)者建立的珊瑚藻新屬,得到包括審稿者在內(nèi)的國(guó)際同行的高度肯定,并已經(jīng)被ALGAEBASE收錄。
結(jié)合藻體厚度差異和生態(tài)習(xí)性數(shù)據(jù),對(duì)擬皮藻屬和石葉藻亞科的皮石藻屬和石葉藻屬聯(lián)合分析,提出了藻體營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)方式的三種模式:皮石藻型、擬皮藻型和石葉藻型。認(rèn)為皮石藻屬藻體的厚度增長(zhǎng)主要由基層的柵層細(xì)胞的伸長(zhǎng)所驅(qū)動(dòng),通過(guò)這種方式生長(zhǎng)為偏好附生特性的薄殼藻體;石葉藻屬藻體的厚度增長(zhǎng)主要由圍層細(xì)胞的分裂所驅(qū)動(dòng),因此基層不發(fā)達(dá),通過(guò)這種方式形成偏好巖生特性的厚殼藻體;而擬皮藻屬在邊緣形態(tài)、生長(zhǎng)方式和生態(tài)習(xí)性方面兼具皮石藻屬和石葉藻屬的部分特征,在進(jìn)化上代表了介于石葉藻屬和皮石藻屬的過(guò)渡類型,是石葉藻亞科內(nèi)部系群分化“缺失的一環(huán)”。該屬的發(fā)現(xiàn)和生長(zhǎng)模式的提出進(jìn)一步支持了石葉藻屬和皮石藻屬的分離,解決了二者長(zhǎng)達(dá)35年的分類學(xué)地位爭(zhēng)議,體現(xiàn)了“形態(tài)特征反映進(jìn)化歷史”的系統(tǒng)生物學(xué)核心理念。

圖1 附生性無(wú)節(jié)珊瑚藻分子系統(tǒng)發(fā)育分析

圖2 擬皮藻屬和皮石藻屬形態(tài)結(jié)構(gòu)特征分析

圖3 石葉藻亞科3個(gè)屬藻體結(jié)構(gòu)、營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和生態(tài)習(xí)性的三種模式
中國(guó)科學(xué)院海洋研究所博士研究生閆舒恒為論文第一作者,王旭雷副研究員和王廣策研究員為論文通訊作者。研究得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部藻類體系崗位科學(xué)家等項(xiàng)目的資助。
論文信息:Shu-Heng Yan,Xu-Lei Wang*,Zhong-Min Sun,Bang-Mei Xia,Wen-Hui Gu,Guang-Ce Wang*,2025. Study of epiphytic non-geniculate coralline algae Reveals an Evolutionarily significant Genus,Pseudoderma gen. nov. (Lithophylloideae,Corallinophycidae). Molecular Phylogenetics and Evolution,206: 108313.
論文鏈接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1055790325000302
參考文獻(xiàn):Shu-Heng Yan,Xu-Lei Wang*,Bang-Mei Xia,Guang-Ce Wang*,2024. A multiscale analysis of coralline algae Lithophylloideae (Corallinophycidae,Rhodophyta) shedding new light on understanding cryptic diversity. Molecular Phylogenetics and Evolution,199: 108140.
論文鏈接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1055790324001325
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