對(duì)枝蜈蚣藻的修訂研究
——基于形態(tài)特征和基因序列分析

劉 芳 田伊林 王宏偉

(遼寧師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院, 大連 116081)

對(duì)枝蜈蚣藻的修訂研究
——基于形態(tài)特征和基因序列分析

劉 芳 田伊林 王宏偉

(遼寧師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院, 大連 116081)

通過(guò)形態(tài)觀察結(jié)合rbcL和COⅠ基因序列分析的方法, 對(duì)采自廣東省汕頭市、浙江省溫州市和遼寧省大連市的對(duì)枝蜈蚣藻Grateloupia didymecladiaLi et Ding的11個(gè)標(biāo)本進(jìn)行了重新鑒定。結(jié)果表明: (1)藻體單生或叢生, 紅褐色或深紅色, 質(zhì)地黏滑、肉質(zhì)、衰老時(shí)軟骨質(zhì), 成熟藻體直立, 高15—50 cm, 主枝明顯, 扁平, 寬3—15 mm, 厚約1 mm, 末端漸尖, 1—3回羽狀分枝。小枝對(duì)生或互生, 生長(zhǎng)在主枝上或主枝邊緣, 基部縊縮, 長(zhǎng)短不一, 最長(zhǎng)可達(dá)15 cm; 配子體為雌雄異體, 果胞枝生殖枝叢和輔助細(xì)胞生殖枝叢均為Grateloupia型, 果胞枝生殖枝叢主枝由5個(gè)細(xì)胞組成, 輔助細(xì)胞生殖枝叢主枝由4個(gè)細(xì)胞組成(5cpb-4auxb型); 四分孢子囊由四分孢子體的內(nèi)皮層細(xì)胞產(chǎn)生, 呈十字形分裂。以上特征均與亞櫛狀蜈蚣藻G. subpectinataHolmes一致。(2)基于rbcL基因序列構(gòu)建的系統(tǒng)樹(shù)顯示, 11個(gè)樣本之間無(wú)堿基差異, 形成獨(dú)立的進(jìn)化支, 與產(chǎn)于韓國(guó)和日本的亞櫛狀蜈蚣藻G. subpectinataHolmes堿基差異分別為1 bp (0.08%)和2 bp (0.17%), 屬于種內(nèi)差異; 基于COⅠ基因序列構(gòu)建的系統(tǒng)樹(shù)顯示, 11個(gè)樣本之間無(wú)堿基差異, 形成獨(dú)立的進(jìn)化支, 與韓國(guó)產(chǎn)的亞櫛狀蜈蚣藻堿基差異為1 bp(0.18%), 屬于種內(nèi)差異。根據(jù)形態(tài)、結(jié)構(gòu)及基因序列分析, 確定對(duì)枝蜈蚣藻與亞櫛狀蜈蚣藻為同一種, 根據(jù)優(yōu)先法則, 將對(duì)枝蜈蚣藻G. didymecladiaLi et Ding作為亞櫛狀蜈蚣藻G. subpectinataHolmes的同物異名。亞櫛狀蜈蚣藻為中國(guó)新記錄種。

紅藻門(mén); 海膜科; 對(duì)枝蜈蚣藻; 亞櫛狀蜈蚣藻; 形態(tài)特征; 基因序列分析

Q949.29

A

1000-3207(2017)06-1273-09

亞櫛狀蜈蚣藻(新擬)Grateloupia subpectinataHolmes隸屬于紅藻門(mén)Rhodophyta, 杉藻目Gigartinales, 海膜科Halymeniaceae, 蜈蚣藻屬GrateloupiaC. Agardh, 主要特征為: 藻體叢生, 紅褐色或深紅色, 質(zhì)地黏滑, 衰老后軟骨質(zhì), 固著器盤(pán)狀, 直徑可達(dá)1 cm, 成熟藻體直立, 高15—40 cm, 主枝扁平, 寬4.5—10 mm, 厚1.3 mm, 末端漸尖, 1—3回羽狀分枝, 小枝對(duì)生或互生, 生長(zhǎng)在主枝邊緣的小枝間隔為1—7 mm, 達(dá)17 cm長(zhǎng), 1—3 mm寬, 基部縊縮; 配子體為雌雄異體, 果胞枝生殖枝叢和輔助細(xì)胞生殖枝叢均為Grateloupia(5cpb-4auxb)型; 四分孢子囊由四分孢子體的內(nèi)皮層細(xì)胞產(chǎn)生, 呈十字形分裂。主要分布于中低潮間帶[1]。該種于1912年由Holmes[2]根據(jù)外部形態(tài)和簡(jiǎn)單的內(nèi)部結(jié)構(gòu)命名。1914年,Yendo[3]根據(jù)外部形態(tài)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的觀察將其作為長(zhǎng)枝蜈蚣藻G. prolongataJ. Agardh的同物異名。1936年, Okamura[4]將其作為日本產(chǎn)的蜈蚣藻G. filicina(Lamouroux) C. Agardh (現(xiàn)為亞洲蜈蚣藻G.asiaticaKawaguchi et Wang)的同物異名。1998年,Yoshida等[5]指出1914年Yendo的文章中長(zhǎng)枝蜈蚣藻G. prolongata的憑證標(biāo)本包括兩種蜈蚣藻, 分別是蜈蚣藻G. filicina和舌狀蜈蚣藻G. livida(Harvey)Yamada, 同時(shí), 又將亞櫛狀蜈蚣藻G. subpectinata作為蜈蚣藻G. filicina的同物異名。2004年, Faye等[1]對(duì)分布于日本的該種樣本的營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)和生殖結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)的觀察, 并對(duì)其rbcL基因序列進(jìn)行了分析, 認(rèn)為該種既不是長(zhǎng)枝蜈蚣藻G. prolongata的同物異名, 也不是蜈蚣藻G. filicina的同物異名, 而是蜈蚣藻屬一個(gè)獨(dú)立的種, 沿用其最初的種名Grateloupia subpectinataHolmes。2005年, De Clerck等[6]對(duì)采自法國(guó)、意大利、西班牙、南非、澳大利亞、美國(guó)、墨西哥等地的蜈蚣藻G. filicina進(jìn)行了研究, 發(fā)現(xiàn)其中采自法國(guó)、西班牙和澳大利亞的蜈蚣藻樣本在進(jìn)行rbcL基因序列分析時(shí), 與日本產(chǎn)的亞櫛狀蜈蚣藻G. subpectinata形成獨(dú)立的進(jìn)化支,表明G. subpectinata也分布于法國(guó)、西班牙和澳大利亞。同年, Verlaque等[7]將采自澳大利亞、地中海和日本的G. luxurians(A. Gepp amp; E. S. Gepp) R.J. Wilkes和亞櫛狀蜈蚣藻G. subpectinata進(jìn)行了詳細(xì)的形態(tài)比較和rbcL基因序列分析, 將G. luxurians作為亞櫛狀蜈蚣藻G. subpectinata的異名, 表明G. subpectinata在澳大利亞、地中海和日本均有分布。2013年, Nelson等[8]在新西蘭也發(fā)現(xiàn)該種。2015年, Yang等[9]對(duì)采自韓國(guó)的九種蜈蚣藻進(jìn)行了分類研究, 其中包含亞櫛狀蜈蚣藻G. subpectinata,表明其在韓國(guó)也有分布。到目前為止, 中國(guó)沒(méi)有該種的報(bào)道。

對(duì)枝蜈蚣藻G. didymecladiaLi et Ding記載于《中國(guó)海藻志》第二卷第三冊(cè)[10], 是由李偉新等基于1963年2月2日采自廣東省汕頭市潮安海門(mén)標(biāo)本(雌配子體一部分)的形態(tài)結(jié)構(gòu)特征建立的新種。最近, 我們進(jìn)行蜈蚣藻屬Grateloupia分類研究時(shí), 發(fā)現(xiàn)采自廣東省汕頭市(模式標(biāo)本產(chǎn)地)、浙江省溫州市和遼寧省大連市的對(duì)枝蜈蚣藻G. didymecladia的特征與產(chǎn)自日本的亞櫛狀蜈蚣藻G. subpectinata的描述幾乎一致。為了判斷對(duì)枝蜈蚣藻G. didymecladia在蜈蚣藻屬中分類地位及與亞櫛狀蜈蚣藻G.subpectinata之間的關(guān)系, 對(duì)兩者的藻體顏色、大小、分枝、質(zhì)地以及營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)和輔助細(xì)胞生殖枝叢結(jié)構(gòu)、果胞枝生殖枝叢結(jié)構(gòu)、受精后的發(fā)育過(guò)程、囊果的發(fā)育過(guò)程以及四分孢子囊的形成過(guò)程等生殖特征進(jìn)行了詳細(xì)比對(duì)。同時(shí), 對(duì)兩者的rbcL和COⅠ基因序列也進(jìn)行了比較分析。該研究結(jié)果將為《中國(guó)海藻志》的修訂及再版提供新信息。

1 材料與方法

1.1 標(biāo)本的采集、處理及形態(tài)觀察

樣本分別于2013年3月至2016年6月間采集于廣東省汕頭市潮安海門(mén)(對(duì)枝蜈蚣藻G. didymecladiaLi et Ding模式標(biāo)本產(chǎn)地)、浙江省溫州市南麂島、遼寧省大連市黑石礁和金石灘等地(表1), 此前均定名為對(duì)枝蜈蚣藻G. didymecladiaLi et Ding。在標(biāo)本采集后, 去除雜質(zhì)和附生藻類, 制成硅膠干燥標(biāo)本用于提取DNA, 臘葉標(biāo)本用于形態(tài)觀察及10%福爾馬林溶液液浸標(biāo)本制作成冰凍切片, 觀察其內(nèi)部結(jié)構(gòu)。冰凍切片用0.5%(w/v)甲基藍(lán)染液染色, 用Olympus BH2數(shù)字顯微鏡觀察, 并用Nikon-HFX-ⅡA照相機(jī)拍照記錄。標(biāo)本保存于遼寧師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院植物標(biāo)本室(LNU)。

1.2 分子分析

使用植物基因組DNA提取試劑盒(TIAGEN,Valencia, CA, Beijing)提取藻體總DNA, 以提取到的總DNA為模板進(jìn)行PCR擴(kuò)增。rbcL和COⅠ基因的PCR反應(yīng)體系、反應(yīng)過(guò)程和擴(kuò)增產(chǎn)物的電泳檢測(cè)方法參照Yang等[9]的設(shè)計(jì), 擴(kuò)增成功后的樣品由上海生工生物公司純化和測(cè)序。引物設(shè)計(jì)參照Wang等[6]的方法, 引物組合為rbcLF1-rbcLR1381(序列分別為: 5′-CAAGGATTAAGAATGAACG CTA-3′; 5′-ATCTTTCCATAAATCTAAAGC-3′)和COⅠF1-COⅠR1(序列分別為: 5′-GGTGGTTGTATGTCTATGC-3′; 5′-CCGGGTCGAAGAAAGAAG-3′),由上海生工生物公司合成。

表1 樣本編號(hào)、采集信息及基因登錄號(hào)Tab. 1 Specimen No., collection information and GenBank accession number

從GenBank下載并選取了蜈蚣藻屬的17個(gè)種[6,8,11—16]的rbcL基因序列和14個(gè)種[9,17]的COⅠ基因序列, 與本研究的11個(gè)對(duì)枝蜈蚣藻G. didymecladia樣本的rbcL和COⅠ基因序列分別進(jìn)行比對(duì)分析。

應(yīng)用軟件Clustalx (1.83)[18]進(jìn)行基因序列比對(duì)。使用Maximum likelihood (ML)、Neighborjoining (NJ)、Maximum parsimony (MP)法構(gòu)建系統(tǒng)樹(shù)。PAUP4.0[13]和MEGA5.0[19]軟件用于堿基差異度分析以及系統(tǒng)樹(shù)的構(gòu)建, 計(jì)算遺傳距離的模型為Number of differences和Kimura 2-Parameter,Bootstrap值為1000。

2 結(jié)果

2.1 對(duì)枝蜈蚣藻的外部形態(tài)

藻體(圖1)單生或叢生, 紅褐色或深紅色, 質(zhì)地黏滑, 肉質(zhì), 衰老時(shí)軟骨質(zhì); 成熟藻體直立, 高15—50 cm, 主枝明顯, 扁平, 寬3—15 mm, 其中, 四分孢子體(圖1A)主枝寬3—8 mm, 雌配子體(圖1B)主枝寬7—15 mm。藻體厚約1 mm, 末端漸尖,1—3回羽狀分枝, 近櫛狀。小枝對(duì)生或互生(圖2A), 生長(zhǎng)在主枝上或主枝邊緣, 基部縊縮(圖2A、B), 橫切面呈圓形或橢圓形。四分孢子體(圖1A)的小枝最長(zhǎng)可達(dá)15 cm, 雌配子體(圖1B)的小枝略短。囊果(圖2C)近球形(圖2C中ch為囊果孔, 直徑為10—15 μm), 散布于除固著器外的整個(gè)藻體, 稍突出藻體表面。

2.2 對(duì)枝蜈蚣藻的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu): 藻體橫切面觀是由皮層和髓部構(gòu)成, 厚度為300—400 μm。皮層由7—12層細(xì)胞組成, 背斜排列, 厚度為65—120 μm, 分外皮層和內(nèi)皮層, 外皮層由3—5層圓形或長(zhǎng)橢圓形細(xì)胞構(gòu)成; 內(nèi)皮層由4—6層不規(guī)則的多角形或星狀細(xì)胞構(gòu)成。髓部由不規(guī)則排列的髓絲構(gòu)成, 髓絲排列錯(cuò)綜交織(圖3A、B)。

生殖結(jié)構(gòu): 藻體為雌雄異體, 果胞枝生殖枝叢與輔助細(xì)胞生殖枝叢均由內(nèi)皮層細(xì)胞產(chǎn)生, 果胞枝生殖枝叢主枝包含5個(gè)細(xì)胞, 生長(zhǎng)在一個(gè)較大的支持細(xì)胞上, 最上面是一個(gè)帶有一條細(xì)長(zhǎng)受精絲的較小果胞, 一個(gè)3—6個(gè)細(xì)胞組成的不育側(cè)枝的下位細(xì)胞, 一個(gè)4—8個(gè)細(xì)胞組成的不育側(cè)枝的亞下位細(xì)胞,與之對(duì)向生長(zhǎng)的依次是2個(gè)分別帶有一條不育側(cè)枝的圓形細(xì)胞, 果胞枝上的所有細(xì)胞包括果胞都帶有三級(jí)不育側(cè)枝。果胞與直徑較大的基細(xì)胞相鄰, 受精絲有時(shí)伸直, 有時(shí)彎曲成各種角度指向藻體表面,果胞枝上的所有不育側(cè)枝都彎向藻體表面, 形成瓶狀體(圖3C、D)。

圖1 對(duì)枝蜈蚣藻的外部形態(tài)Fig. 1 External morphology of G. didymecladia

圖2 對(duì)枝蜈蚣藻(LNU2016060502)的表面觀Fig. 2 Surface observation of G. didymecladia(LNU2016060502)

輔助細(xì)胞生殖枝叢主枝包含4個(gè)細(xì)胞, 輔助細(xì)胞枝末端細(xì)胞為輔助細(xì)胞。輔助細(xì)胞枝上的4個(gè)細(xì)胞都帶有一個(gè)由5—12個(gè)細(xì)胞組成的側(cè)枝。輔助細(xì)胞枝上的所有側(cè)枝都彎向藻體表面形成瓶狀體, 與果胞枝生殖枝叢相似。輔助細(xì)胞位于瓶狀體中心,成熟的輔助細(xì)胞形狀為圓球形(圖3E)。

圖3 對(duì)枝蜈蚣藻雌配子體內(nèi)部結(jié)構(gòu)Fig. 3 The internal structure of gametophy te of G. didymecladia

精子通過(guò)受精絲到達(dá)果胞, 受精后的果胞開(kāi)始增大并與下位細(xì)胞融合, 融合細(xì)胞產(chǎn)生一條初級(jí)聯(lián)絡(luò)絲, 延伸并與果胞枝上的基細(xì)胞融合, 大融合細(xì)胞產(chǎn)生次級(jí)聯(lián)絡(luò)絲并向輔助細(xì)胞移動(dòng)時(shí), 當(dāng)聯(lián)絡(luò)絲接近輔助細(xì)胞時(shí), 它的頂部區(qū)域膨大與輔助細(xì)胞的近尖端部位立即融合, 融合了一個(gè)聯(lián)絡(luò)絲之后的輔助細(xì)胞擴(kuò)大, 通過(guò)與相鄰的瓶狀體細(xì)胞合并形成一個(gè)橫向延伸的融合復(fù)合體(圖3F), 該復(fù)合體上產(chǎn)生分枝營(yíng)養(yǎng)絲, 同時(shí)該復(fù)合體產(chǎn)生一個(gè)簡(jiǎn)單的初級(jí)產(chǎn)孢絲指向藻體表面(圖3G), 該產(chǎn)孢絲上的細(xì)胞由頂?shù)降组L(zhǎng)成孢子囊, 形成幼小囊果(圖3H)。發(fā)育成熟的囊果近球形, 由3—5層髓絲包裹, 孢子囊的頂端有囊孔。果孢子是由產(chǎn)孢絲末端細(xì)胞形成的, 待成熟后由囊孔逸出。囊果微突出藻體表面且呈現(xiàn)肉眼可見(jiàn)的斑點(diǎn)狀, 散落于除基部外的藻體表面, 囊果直徑范圍為180—240 μm (圖3I)。

四分孢子囊由四分孢子體的內(nèi)皮層細(xì)胞形成,略突出于藻體表面, 散落分布于除基部外的整個(gè)藻體 (圖4A), 四分孢子囊母細(xì)胞(圖4B)經(jīng)減數(shù)分裂先形成二分體(圖4C), 再形成四分體即為成熟的四分孢子囊, 呈十字形分裂, 成熟的四分孢子囊長(zhǎng)為50—60 μm, 寬為15—20 μm (圖4D)。

2.3 系統(tǒng)發(fā)育分析

rbcL基因序列分析對(duì)枝蜈蚣藻G. didymecladia11個(gè)樣本rbcL基因序列長(zhǎng)度均為1301 bp,比對(duì)校正后的基因序列長(zhǎng)度是1196 bp, 簡(jiǎn)約信息位點(diǎn)192個(gè)。

序列比對(duì)結(jié)果顯示, 11個(gè)樣本的基因序列間無(wú)堿基差異, 與韓國(guó)和日本的亞櫛狀蜈蚣藻G. subpectinata(登錄號(hào)為GU168549和KF156717)堿基差異分別為1 bp (0.08%)、2 bp (0.17%), 它們共同聚集成一個(gè)獨(dú)立的小分支, 區(qū)別于其他種(圖5)。對(duì)枝蜈蚣藻G. didymecladia與帶形蜈蚣藻G. turuturu、稀疏蜈蚣藻G. sparsa和G. phuquocensis的堿基差異分別為27 bp (2.26%)、27 bp (2.26%)、41 bp(3.43%), 與亞洲蜈蚣藻G. asiatica的堿基差異為83 bp (6.94%), 與模式種蜈蚣藻G. filicina的堿基差異為83 bp (6.94%)。

COⅠ基因序列分析對(duì)枝蜈蚣藻G. didymecladia的11個(gè)樣本COⅠ基因序列長(zhǎng)度均為610 bp,比對(duì)校正后的基因序列長(zhǎng)度是554 bp, 簡(jiǎn)約信息位點(diǎn)137個(gè)。

圖4 對(duì)枝蜈蚣藻四分孢子體內(nèi)部結(jié)構(gòu)(LNU2014041919)Fig. 4 The internal structure of tetrasporophyte of G. didymecladia (LNU2014041919)

圖5 基于rbcL基因序列構(gòu)建的ML系統(tǒng)樹(shù)Fig. 5 Maximum likelihood tree was based on partial rbcL sequences data

序列比對(duì)結(jié)果顯示, 11個(gè)樣本的基因序列間沒(méi)有堿基差異, 與韓國(guó)的亞櫛狀蜈蚣藻G. subpectinata(登錄號(hào)為KJ648542)堿基差異為1 bp (0.18%),它們共同聚集成一個(gè)獨(dú)立的小分支, 區(qū)別于其他種(圖6)。對(duì)枝蜈蚣藻G. didymecladia與G. phuquocensis、帶形蜈蚣藻G. turuturu和加利福尼亞蜈蚣藻G. californica的堿基差異分別為29 bp (5.24%)、34 bp (6.15%)、63 bp (11.39%), 與亞洲蜈蚣藻G.asiatica的堿基差異為65 bp (11.75%), 與蜈蚣藻G.filicina的堿基差異63 bp (11.39%)。

3 討論

圖6 基于COⅠ基因構(gòu)建的ML系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)Fig. 6 Maximum likelihood tree was based on partial COⅠ sequences data

蜈蚣藻屬是海膜科中最大的一個(gè)屬, 運(yùn)用傳統(tǒng)的形態(tài)學(xué)分類方法對(duì)蜈蚣藻屬進(jìn)行準(zhǔn)確的分類鑒定較困難。1970年, Chiang[20]根據(jù)助細(xì)胞的位置及在其周圍聯(lián)絡(luò)絲所形成的助細(xì)胞瓶狀體特點(diǎn), 將Grateloupia型的助細(xì)胞生殖枝叢結(jié)構(gòu)作為蜈蚣藻屬的重要鑒別特征。1984年, 李偉新等[21]關(guān)于蜈蚣藻屬生殖結(jié)構(gòu)的報(bào)道支持了Chiang的觀點(diǎn)。2004年, Kawaguchi等[22]進(jìn)一步證實(shí)了果胞枝生殖枝叢結(jié)構(gòu)與輔助細(xì)胞生殖枝叢結(jié)構(gòu)均對(duì)蜈蚣藻的分類鑒定具有重要價(jià)值。2013年, Gargiulo等[23]在關(guān)于蜈蚣藻屬的研究中, 根據(jù)組成輔助細(xì)胞生殖枝叢主枝和果胞枝生殖枝叢主枝細(xì)胞數(shù)量的不同, 將其分為6cpb-5auxb型、5cpb-4auxb型和4cpb-3auxb型。隨著分子生物學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展和不斷應(yīng)用, 越來(lái)越多的國(guó)內(nèi)外藻類分類學(xué)家采用傳統(tǒng)的形態(tài)觀察與分子分析相結(jié)合的方法作為蜈蚣藻分類鑒定的依據(jù)。例如, 2000年Wang等[11]對(duì)蜈蚣藻中空變型G. filicinavar.lomentariaHowe、蜈蚣藻節(jié)莢變型G. filicinavar.porraceaf. lomentaria(Howe) Okamura和管型藻Sinotibimorpha porracea(Martens ex Kützing) Li et Ding進(jìn)行了形態(tài)觀察和rbcL基因序列分析, 認(rèn)為它們是同物異名, 既不是蜈蚣藻G. filicina的變型也不是新種, 而是蜈蚣藻屬Grateloupia中的一個(gè)獨(dú)立的種, 即鏈狀蜈蚣藻Grateloupia catenataYendo。2001年, Kawaguchi等[13]對(duì)亞洲和意大利產(chǎn)的蜈蚣藻G. filicina進(jìn)行了形態(tài)結(jié)構(gòu)和rbcL基因序列比對(duì)研究, 發(fā)現(xiàn)二者是完全獨(dú)立的種,亞洲產(chǎn)的蜈蚣藻應(yīng)為一新種, 將其命名為亞洲蜈蚣藻G. asiaticaKawaguchi et Wang。上述學(xué)者的研究表明, 運(yùn)用分子分析結(jié)合形態(tài)學(xué)觀察, 可以對(duì)外部形態(tài)相似, 易造成混淆的蜈蚣藻進(jìn)行更準(zhǔn)確的鑒定。作者團(tuán)隊(duì)運(yùn)用分子分析結(jié)合形態(tài)學(xué)觀察已經(jīng)發(fā)現(xiàn)并報(bào)道了鶯歌海蜈蚣藻G. yinggehaiensisWang et Luan[24]、大連蜈蚣藻G. dalianensisWang et Zhao[24]、細(xì)弱蜈蚣藻G. tenuisWang et Luan[25]、博鰲蜈蚣藻G. boaoensisWang et Luan[26]、黃海蜈蚣藻G. huanghaiensisWang et Zhao[27]、多枝蜈蚣藻G. ramosaWang et Luan[28]、異枝蜈蚣藻G. variataWang[29]等新種, 并對(duì)陽(yáng)江蜈蚣藻G. yangjiangensisLi et Ding進(jìn)行了再鑒定, 支持其作為新種的成立[30]。2016年, 李芳等[18]通過(guò)形態(tài)觀察和rbcL基因序列分析, 認(rèn)為帚狀蜈蚣藻G. fastigiataLi et Ding與亞洲蜈蚣藻G. asiatica為同一種, 將帚狀蜈蚣藻G. fastigiata作為亞洲蜈蚣藻G. asiatica的異名。本研究通過(guò)rbcL和COⅠ基因序列分析, 結(jié)果顯示對(duì)枝蜈蚣藻G. didymecladia與產(chǎn)于韓國(guó)和日本的亞櫛狀蜈蚣藻G. subpectinata堿基差異很小, 分別為0.0—0.17%和0.0—0.18%。2016年, 李芳等[18]提出蜈蚣藻屬rbcL基因序列分析種內(nèi)遺傳變異范圍為0.0—1.0%。2015年, Yang等[9]提出蜈蚣藻屬COⅠ基因序列分析種內(nèi)遺傳變異范圍為0.0—1.6%。因此, 對(duì)枝蜈蚣藻G. didymecladia與亞櫛狀蜈蚣藻G. subpectinata之間的堿基差異應(yīng)在種內(nèi)遺傳變異范圍, 屬于種內(nèi)差異。

形態(tài)觀察結(jié)果表明: 本研究的標(biāo)本與亞櫛狀蜈蚣藻G. subpectinataHolmes藻體均為直立, 紅褐色或深紅色, 高度在15—50 cm, 主枝扁平, 1—3回羽狀分枝, 小枝對(duì)生或互生, 基部縊縮; 質(zhì)地黏滑, 衰老后軟骨質(zhì); 皮層數(shù)為7—12層; 髓部非中空; 配子體為雌雄異體(表2)。2004年, Faye等[1]認(rèn)為亞櫛狀蜈蚣藻G. subpectinata的生殖結(jié)構(gòu)為5cpb-4auxb型,果胞枝主枝由5個(gè)細(xì)胞組成, 輔助細(xì)胞枝主枝由4個(gè)細(xì)胞組成, 果胞僅與下位細(xì)胞融合, 輔助細(xì)胞沒(méi)有融合現(xiàn)象; 四分孢子囊為長(zhǎng)橢圓形[長(zhǎng)(55—60) μm×寬(18—20) μm]; 囊果為近球形(直徑220—250 μm)。本研究的標(biāo)本生殖結(jié)構(gòu)與其完全一致(表2)。

對(duì)枝蜈蚣藻G. didymecladiaLi et Ding記載于2004年出版的《中國(guó)海藻志》中(圖7)[10], 亞櫛狀蜈蚣藻G. subpectinata于1912年由Holmes[2]命名。結(jié)合形態(tài)特征和分子分析研究結(jié)果, 我們認(rèn)為對(duì)枝蜈蚣藻G. didymecladia與亞櫛狀蜈蚣藻G. subpectinata為同一種, 對(duì)枝蜈蚣藻G. didymecladia不成立。根據(jù)優(yōu)先法則, 將對(duì)枝蜈蚣藻G. didymecladia作為亞櫛狀蜈蚣藻G. subpectinata的異名, 亞櫛狀蜈蚣藻G. subpectinata為中國(guó)新記錄種。

致謝:

感謝中國(guó)科學(xué)院海洋研究所孫忠民副研究員及遼寧師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院曹翠翠、姜朋和趙樹(shù)雨同學(xué)幫助采集標(biāo)本。

表2 亞櫛狀蜈蚣藻和對(duì)枝蜈蚣藻的形態(tài)比較Tab. 2 Comparison of morphological features between G. subpectinata and G. didymecladia

圖7 《中國(guó)海藻志》中對(duì)枝蜈蚣藻的模式標(biāo)本Fig. 7 Typical specimen of G. didymecladia in Flora Algarum Marinarum Sinicarum

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RESEARCH ON THE REVISION OF GRATELOUPIA DIDYMECLADIA LI ET DING BASED ON MORPHOLOGICAL OBSERVATIONS AND MOLECULAR ANALYSES

LIU Fang, TIAN Yi-Lin and WANG Hong-Wei
(College of Life Sciences, Liaoning Normal University, Dalian 116081, China)

With the combination of morphological observation andrbcL (ribulose-1, 5-bisphosphate carboxylase/oxygenase) andCOⅠ (Partial cytochrome c oxidaseⅠ) gene sequence analyses, eleven samples ofG.didymecladiaLi et Ding, collected from Shantou, Wenzhou and Dalian in China, were re-examined. The results indicated that: (1) the thalli were characterized as solitary or caespitose habit, in red-brown or dark-red color, fleshy and gelatinous in texture;they became cartilaginous at an older age with the height of 15—50 cm. The flattened main axes were erect, 3—15 mm in width, 1 mm in thickness, pinnately branched 1—3 times, bearing abundant branches with opposite or alternated arrangement. The end portion of the main axes was tapering. Numerous proliferous branchlets were on the surface and margin of the main axes, constricted at the base, of various lengths reaching as long as 15 cm; Gametophytes dioecious,the samples had five-celled carpogonial branches and four-celled auxiliary branches (5cpb-4auxb model), they are typicalGrateloupia-type. Tetrasporangia were formed from the inner cortex cells, cruciately divided. These morphological features were the same asG. subpectinataHolmes. (2) According to the phylogenetic tree constructed byrbcL gene sequences, the elevenG. didymecladiasequences in this study had no pairwise divergence and formed a single monophyletic subclade. Intraspecific divergence exists between the eleven samples andG. subpectinatafrom Korea and Japan, ranged from 1 bp (0.08) to 2 bp (0.17%). According to the phylogenetic tree constructed byCOⅠgene sequences,the eleven sequences were identical and formed a single monophyletic subclade. The pairwise distance ofCOⅠsequences between the samples andG. subpectinatafrom Korea was 1 bp (0.18%), also belonging to intraspecific difference.G. didymecladiaandG. subpectinatawere demonstrated to be the same species based on the morphological observation and molecular analysis. Based on the priority rule,G. didymecladiawas classified as the synonym ofG. subpectinata. This is to date the first discovery ofG. subpectinataexisting in China, indicating a new record species.

Rhodophyta; Halymeniaceae;Grateloupia didymecladia;Grateloupia subpectinata; Morphological observations; Molecular analyses

2016-12-30;

2017-05-14

國(guó)家自然科學(xué)基金(31270251、30870161、31570209)資助 [Supported by the National Natural Science Foundation of China(31270251, 30870161, 31570209)]

劉芳(1991—), 女, 吉林省遼源市人; 碩士研究生; 主要從事海藻分類學(xué)研究。E-mail: 172307320@qq.com

王宏偉(1963—), 男, 遼寧北鎮(zhèn)人; 博士, 教授, 博士生導(dǎo)師; 主要從事海藻分類及分子系統(tǒng)學(xué)研究。E-mail: kitamiwang@163.com

10.7541/2017.158