部分具壳缝硅藻的形态及系统发育研究

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具壳缝类硅藻包括双売缝目(Biraphidinales)、单売缝目(Monoraphidales)、拟売缝目(Raphidionales)、管売缝目(Aulonoraphidinales)硅藻,在淡水硅藻中占有很大比例。硅藻常常通过形态特征来划定分类界限,随着研究技术的进步与革新,形态学鉴定和生物信息学技术相结合的手段成为硅藻研究的必要手段,研究结果不仅可以丰富硅藻的生物多样性,也可以为基于单系统的群体分类修订打下基础。
  本研究对多地采集的藻类水样进行分离筛选,共建立单克隆株系44株,包含2纲8目13科20属41个分类单位,并对已经建立的单克隆株系进行SSU、LSU、rbcL基因的扩增及测序。本研究得出的主要结论如下:
  1.在使用SSU、LSU、rbcL基因进行构建系统发育树的同时对单克隆株系采用形态学手段进行鉴定,最终结合形态学数据及分子学证据进行比对分析,分子学数据分析结论与形态学鉴定结果基本相同;
  2.基于SSU、LSU、rbcL及三基因串联构建的20属系统发育树结合形态学分类特征数据确定的大类群关系如下:(1)底层分支为短缝藻属(Eunotia)及脆杆藻属(Fragilaria);(2)第二类群为曲壳藻属(Achnanthes)与菱形藻属(Nitzschia)及盘杆藻属(Tryblionella)组成;(3)第三类群由布纹藻属(Gyrosigma)及舟形藻属(Navicula)组成;(4)第四类群由鞍形藻属(Sellaphora)麦尔藻属(Mayamaea)及羽纹藻属(Pinnularia),海双眉藻属(Halamphora)棒杆藻属(Rhopalodia)组成的姊妹分支构成;(5)第五类群由单壳缝类群,曲丝藻属(Achnanthidium)与卵形藻属(Cocconeis)构成;(6)进化树的顶端为内丝藻属(Encyonema)桥弯藻属(Cymbella)及异极藻属(Gomphonema)。
  3.短缝藻属(Eunotia)单独成为一个类群,短缝藻属(Eunotia)属于短缝藻科,这与当前形态学分类系统相符合;
  4.分子学证据将曲壳藻属(Achnanthes)与菱形藻属(Nitzschia)及盘杆藻属(Tryblionella)分为同一类群。基于形态学证据来说,壳缝仍然是一个重要的分类特征,曲壳藻属可以根据形态学分类特征,归属于单壳缝类硅藻;但从分子学证据来说,应该给予曲壳藻属(Achnanthes)硅藻同杆状藻目(Bacillariales)相近的分类地位,鉴于此,在中国淡水藻类分类系统中,依照本文进化树结果建议重新修订单壳缝目(Monoraphidales),单壳缝目(Monoraphidales)下设曲壳藻亚目及曲丝藻亚目;曲壳藻亚目包含曲壳藻科(Achnanthaceae)曲壳藻属(Achnanthes)1科1属,曲丝藻亚目包含曲丝藻科,曲丝藻科囊括其余单壳缝硅藻;因本文中涉及单壳缝硅藻种类基因较少,曲丝藻科具体分类仍需继续研究。
  5.布纹藻属(Gyrosigma)及舟形藻属(Navicula)在Cox分类系统中同属于舟形藻科(Naviculinceae),在Round分类系统中两属却分别属于(Pleurosigmataceae)及舟形藻科(Naviculinceae),这一结果更加符合Cox分类系统中的结果;
  6.鞍形藻属(Sellaphora)、麦尔藻属(Mayamaea)及羽纹藻属(Pinnularia),海双眉藻属(Halamphora)、棒杆藻属(Rhopalodia)分为一个类群,虽然各分支支持率较高,但在形态学观察来看,仍然缺少中间类型硅藻分子数据进行补充;
  7.曲丝藻属(Achnanthidium)与卵形藻属(Cocconeis)构成单壳缝类群,单壳缝类群与内丝藻属(Encyonema)桥弯藻属(Cymbella)及异极藻属(Gomphonema)组成的类群亲缘关系较近,基于SSU、LSU、rbcL基因构建的四株发育树来看,都支持这一结果;
  结合形态学和分子系统学研究结果,分子系统学上的分类证据基本支持基于形态学建立的分类系统,两者在属、种水平上的分类结论基本一致。
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