中國南海自由生活線蟲兩個新紀(jì)錄種描述

黃 冕賈素素王紫薇黃 勇

(1.聊城大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院,山東 聊城 252059;2.中國海洋大學(xué)海洋生命科學(xué)學(xué)院,中國 青島 266003)

0 引言

自由生活海洋線蟲是海洋沉積環(huán)境中物種多樣性較高、數(shù)量具有顯著優(yōu)勢、分布非常廣泛的小型底棲無脊椎動物類群,在大多數(shù)生境,它們是底棲環(huán)境中數(shù)量最多的動物類群,在河口和有機(jī)質(zhì)較豐富的軟底沉積環(huán)境中豐度可占后生動物的90%以上[1]。通常每平方米的軟底沉積物中含有上百萬條的線蟲,它們在底棲生態(tài)系統(tǒng)中起著連接微型和大型底棲生物的作用,是許多經(jīng)濟(jì)魚、蝦和貝類幼體階段的優(yōu)質(zhì)餌料,是底棲食物網(wǎng)中十分重要的環(huán)節(jié)。它們在底棲食物網(wǎng)中可以占據(jù)不同的營養(yǎng)級,加速有機(jī)質(zhì)的降解,促進(jìn)營養(yǎng)物質(zhì)的再循環(huán),補(bǔ)充新生生產(chǎn)力對氮的需求,在海洋底棲生態(tài)系統(tǒng)的能量流動和物質(zhì)循環(huán)中發(fā)揮著重要的作用。自由生活海洋線蟲耐污染、耐低氧、耐高壓,適應(yīng)性強(qiáng),它們以其特有的生理生態(tài)和生殖對策,適應(yīng)著極端環(huán)境,是國際底棲生態(tài)學(xué)家重點研究的對象之一,也是當(dāng)今世界深海和極端環(huán)境生命過程研究的熱點類群。分類和多樣性研究是對自由生活線蟲進(jìn)行生理、生化,分子、遺傳等生物學(xué)深入研究的基礎(chǔ),由于多方面的原因,我國對于該類群的分類和多樣性研究非常薄弱,缺乏全國自由生活海洋線蟲種類數(shù)據(jù)和多樣性信息。世界上估計的自由生活海洋線蟲超過2萬種,目前報道的種類只有7000種[2]。我國海域目前鑒定到種的只有不到500種,估計我國海域自由生活線蟲種類超過1000種[3]。因此,我國自由生活海洋線蟲的分類和多樣性研究任重道遠(yuǎn)。

南海是位于中國大陸南端的太平洋邊緣海,由廣東南澳島至臺灣島南端鵝鑾鼻的連線使其與東海分界。南海為世界第三大陸緣海,面積約356萬km2,約等于渤海、黃海和東?？偯娣e的3倍,其中屬于中國管轄范圍的是九段線之內(nèi)的210萬km2左右的海域。南海平均水深為1212 m,最深處為中部的深海平原,達(dá)5567 m。南海屬于熱帶海區(qū),生物多樣性極高,擁有豐富的漁業(yè)資源、深海動植物資源,具有珊瑚礁和紅樹林等多種熱帶生態(tài)系統(tǒng)。南海是聯(lián)系中國與世界各地非常重要的海上通道,同時也是太平洋與印度洋之間的海上走廊,南海在我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國防建設(shè)中具有極其重要的戰(zhàn)略地位。近年來,為了調(diào)查研究南海自由生活線蟲的分布和多樣性,在國家自然科學(xué)基金項目的資助下,對南海海域進(jìn)行了沉積物樣品的采集,對小型底棲動物進(jìn)行了分析[4-6],對自由生活線蟲進(jìn)行了分類研究[7-10]。

1 材料與方法

2017 年8 月搭載國家自然科學(xué)基金委南海綜合考察共享航次“東方紅2號”考察船對南海東北部海域(19°40′～22°6′N,114°26′～118°15′E)的7個站位進(jìn)行了沉積物樣品的采集和小型底棲動物的調(diào)查研究。利用0.1 m2Gray-O′Hara箱式采泥器采集未受擾動的海底沉積物樣品,利用由醫(yī)用注射器改造的內(nèi)徑為2.6 cm的取樣管插管取分樣,同一站位取4個平行樣,樣芯深8 cm,按照0～2、2～5、5～8 cm 分成3層分別裝入樣品瓶,然后加入與樣品等體積的10%海水福爾馬林溶液固定保存。

實驗室分選前,向樣品內(nèi)加入幾滴0.1%的虎紅染液,使有機(jī)質(zhì)著色,便于挑選。然后將樣品倒入500μm和42μm 兩層套疊的網(wǎng)篩中利用自來水沖洗,去除大型底棲動物、微型底棲動物以及樣品中的泥沙。用適量的比重1.15 Ludox-TM 的懸浮液將42μm 網(wǎng)篩截留的樣品轉(zhuǎn)移至離心管中,以轉(zhuǎn)速1800 r/min離心10分鐘,使動物樣品與雜質(zhì)分離,收集懸浮液,去除沉淀的雜質(zhì)。重復(fù)上述離心步驟2～3次,將收集的含有動物樣品的懸浮液倒入42μm 網(wǎng)篩去除懸浮液,截留動物樣品。用自來水沖洗網(wǎng)篩上截留的樣品去除殘余的懸浮液,用蒸餾水把樣品轉(zhuǎn)移至培養(yǎng)皿中,在解剖鏡下對小型底棲動物類群進(jìn)行分選并計數(shù)。最后把線蟲轉(zhuǎn)移至盛有透明液(甘油、無水酒精、水按照5%:5%:90%體積比配制)的胚胎培養(yǎng)皿中,放入干燥箱中透明2周,待酒精和水揮發(fā),甘油滲入蟲體,線蟲身體透明后制作永久封片。制片、顯微鏡觀察和形態(tài)指標(biāo)測量方法同作者相關(guān)文章介紹[8,10]。所有彎曲結(jié)構(gòu)均沿彎曲中線進(jìn)行測量,單位為微米。

分類鑒定主要依據(jù)一系列形態(tài)學(xué)特征,德曼比值(a,b,c)等指標(biāo),利用Platt等[11]和Warwick 等[12]繪制、補(bǔ)充完善的分屬圖示檢索表,參考Bezerra等[13]建立的國際線蟲數(shù)據(jù)庫和國內(nèi)外線蟲分類學(xué)家的大量文獻(xiàn)資料。按照De Ley和Blaxter[14]建立的分類系統(tǒng)對自由生活海洋線蟲進(jìn)行鑒定分類,憑證標(biāo)本保存于聊城大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院小型底棲生物研究室。

2 結(jié)果與討論

2.1 海洋線蟲的豐度和多樣性

本航次樣品中小型底棲動物的平均豐度為(224.3±52)ind./10 cm2,其中線蟲占整個小型底棲動物總豐度的95.7%,平均豐度為(214.6±54.1)ind./10cm2。共鑒定出自由生活海洋線蟲293種或分類實體,隸屬于105 屬、26 科、4 目[7],其中發(fā)現(xiàn)并發(fā)表新種2 個,即異刺埃爾雜里線蟲Elzalia heterospiculataJia&Huang,2019[8]和二叉韋氏線蟲Wieseria bicepesJia& Huang,2020[9]。發(fā)現(xiàn)并描述我國新紀(jì)錄種5個,其中已發(fā)表3個[10],本文描述2個,即須毛擬雙單宮線蟲Paramphimonhystrella barbulaLeduc,2014 和漫游環(huán)吸咽線蟲Cricohalalaimus vagabundusBussau,1993。主要優(yōu)勢屬為Halalaimusde Man,1888、Sabatieria Rouville,1903、Cervonema Wieser,1954、Molgolaimus Ditlevsen,1921和AcantholaimusAllgén,1933等。

2.2 新紀(jì)錄種描述

2.2.1 須毛擬雙單宮線蟲Paramphimonhystrella barbulaLeduc,2014(圖1-2)。該種隸屬于擬雙單宮線蟲屬、隆唇線蟲科、單宮目。該屬由黃勇、張志南于2006年建立[15],模式種發(fā)現(xiàn)于我國黃海。目前全世界共報道9種[13],其中我國發(fā)現(xiàn)5種。該屬種類表皮光滑,頭部漸尖,口腔較深,錐狀或漏斗狀,壁厚,無齒。頭部感覺器排列模式為6＋10,具有頸剛毛?；衅鳈E圓形。交接刺細(xì)長直伸,無肛前輔器。雌性單卵巢。三個尾腺細(xì)胞,其中近端1～2個明顯較大。

圖1 須毛擬雙單宮線蟲手繪圖(a) 雄體頭端;(b) 雌體頭端;(c) 雄體后部;(d) 雌體

該研究標(biāo)本發(fā)現(xiàn)于南海東北部S7站位(東經(jīng)115°57′32″、北緯19°59′29″),水深1243 m,沉積物為泥質(zhì)含少量細(xì)砂。發(fā)現(xiàn)并測量了3個雄體和2個雌體,憑證標(biāo)本號分別是NH-S7-32-2-6、NH-S7-14-3-7、NH-S2-47-3-3、NH-S7-32-2-3 和NH-S7-14-3-2。測量數(shù)據(jù)見表1。

身體細(xì)長,兩端漸尖。雄體長1.49～1.6 mm,最大體寬24.4～25.6μm。角皮光滑無裝飾或有細(xì)的橫向環(huán)紋。除頸部外無體剛毛。頸部具2 圈粗短的頸剛毛,第1圈10根,位于化感器的中前部位置,長3～6μm;第二圈10根,位于化感器基部以下一個化感器直徑處,長7～10μm。頭尖,突出,化感器前有一圈縮痕。內(nèi)唇感覺器不明顯。外唇感覺器剛毛狀,長2～3μm,與4根近等長的頭剛毛排成1圈,著生于口腔前部收縮處?；衅鬏^大,卵圓形,上下長8.5～10.2μm,寬5.3～6.2μm,為相應(yīng)體寬的50%,著生于口腔基部位置,前邊距離頭端10.8～13.8μm?？谇豢v向伸長并角質(zhì)化,長錐狀或漏斗狀,深11.6～13.1μm。咽圓柱狀,向基部逐漸變粗,不形成咽球。神經(jīng)環(huán)位于咽的中前部,距離頭端為咽長的42%～46%。尾錐柱狀,長為泄殖孔相應(yīng)體寬的8.5～9.6倍,錐狀部分占尾長的三分之二,柱狀部分占三分之一,末端稍膨大,具2條長10～14μm 的端剛毛。3個尾腺細(xì)胞,其中近端1個大而顯著,幾乎占據(jù)尾長的一半,并使相應(yīng)尾部膨大。

雄性生殖系統(tǒng)具有兩個相對排列、直伸的精巢,位于腸道的右側(cè)。交接刺細(xì)長,基部稍向腹面彎曲,2.7～4.6倍泄殖孔處相應(yīng)體寬。引帶短,平行于交接刺末端。無肛前輔器。

雌體特征類似于雄體,但化感器較小,兩圈頸剛毛排列不甚規(guī)則。生殖系統(tǒng)只有1個前置伸展的卵巢,位于腸的左側(cè),具有雌孔后受精囊。雌孔開口于身體中部的腹面,距頭端距離為體長的49%～52%。

本研究發(fā)現(xiàn)于南海的標(biāo)本特征與Leduc[16]最初描述的發(fā)現(xiàn)于新西蘭大陸坡深海的該種模式標(biāo)本的特征基本一致,只是南海的標(biāo)本個體稍大(1389～1598μm:958～1117μm),第二圈頸剛毛稍長(7～10μm:3～6μm),其它特征完全一致。

圖2 須毛擬雙單宮線蟲顯微照片(10×40倍) (a) 雄體前端, 示口腔、化感器、頸剛毛;(b) 雌體前端, 示頭剛毛、化感器和頸剛毛;(c) 雄體泄殖孔區(qū),示交接刺;(d) 雄體泄殖孔區(qū),示引帶和尾腺細(xì)胞。 標(biāo)尺:10μm

2.2.2 漫游環(huán)吸咽線蟲Cricohalalaimus vagabundusBussau,1993(圖3-4)。該種隸屬于環(huán)吸咽線蟲屬、尖口線蟲科、嘴刺目。該屬由Bussau于1993年建立[17],目前全世界僅發(fā)現(xiàn)漫游環(huán)吸咽線蟲1種[13]。

圖3 漫游環(huán)吸咽線蟲手繪圖(a) 雄體頭端;(b) 雌體頭端;(c) 雄體泄殖孔區(qū);(d) 雄體尾端

圖4 漫游環(huán)吸咽線蟲顯微照片(10×60倍) (a) 雄體頭端,示唇剛毛、頭剛毛、化感器和體環(huán);(b) 雌體頭端;(c), (d) 雄體后部,示交接刺、肛前剛毛;(e) 尾后端;(f) 尾端剛毛; 標(biāo)尺:20μm

本研究標(biāo)本發(fā)現(xiàn)于南海東北部YD2站位(東經(jīng)115°15′10″、北緯19°57′49″),水深1062 m,沉積物為粉砂質(zhì)粘土。發(fā)現(xiàn)并測量了該種1個雄體和1個雌體,憑證標(biāo)本號為NH-YD2-131-2和NH-S7-19-2,測量數(shù)據(jù)見表1。

表1 須毛擬雙單宮線蟲和漫游環(huán)吸咽線蟲個體特征測量值(μm,除a、b、c、c′和V%)

身體纖細(xì),表皮具明顯的寬的環(huán)紋。體長1.02 mm,最大體寬15.3μm。前端尖細(xì),尾端絲狀。頸部細(xì)長。頭部感覺器排列成三圈,6個內(nèi)唇感覺器和6個外唇感覺器均呈剛毛狀,長3.2μm,位于頭的頂端。4根頭剛毛長2.9μm,距離頭端12.5μm?；衅骺v向伸長,長環(huán)狀或縫狀,長23μm,寬2μm,前邊距離頭端33.5μm。咽較長,約為體長的四分之一,基部稍膨大,不形成咽球。賁門小,錐狀,被腸組織圍繞。神經(jīng)環(huán)位于咽的中部,為咽長的54%。尾錐柱狀,長19.1倍泄殖孔相應(yīng)體寬,前三分之一部分錐狀,后三分之二部分絲狀,具明顯環(huán)紋,末端具2條尾端剛毛,形似尾端二叉狀分支。

生殖系統(tǒng)具2個反向排列的伸展的精巢。交接刺長1.5倍泄殖孔相應(yīng)體寬,向腹面彎曲呈弧形,腹面具翼膜。未發(fā)現(xiàn)引帶。緊鄰泄殖孔具1根肛前剛毛,長2.1μm,無肛前輔器。

雌體特征相似于雄體,但化感器較小,長11.7μm,寬1.2μm。生殖系統(tǒng)具1個后置反折的卵巢,卵橢圓形。雌孔位于身體前三分之一處,距頭端距離為體長的33.5%。

環(huán)吸咽線蟲屬是Bussau于1993在其博士學(xué)位論文中建立,同時描述了發(fā)現(xiàn)于東太平洋秘魯海盆的模式種C.vagabundus。盡管該屬、種沒有在相關(guān)學(xué)術(shù)期刊上正式發(fā)表,但根據(jù)最近Holovachov[18]的文章分析認(rèn)為Bussau的博士學(xué)位論文對97個新種、11個新屬和2個新亞科的描述符合國際動物命名法規(guī)則的相關(guān)條款,目前被接受為有效發(fā)表,包括Cricohalalaimus在內(nèi)11個屬和C.vagabundus在內(nèi)的97個種分別接受為有效屬和有效種。至今該屬、種只報道過這一次。南海該種的發(fā)現(xiàn)是世界范圍內(nèi)的第二次報道,說明了太平洋的連通性和海洋線蟲分布的廣泛性。南海標(biāo)本的基本特征與Bussau[17]原始描述的該種模式標(biāo)本的特征基本吻合,只是南海的標(biāo)本尾相對較長(19.1～24.6∶15.6倍泄殖孔相應(yīng)體寬),內(nèi)唇剛毛和體剛毛都較短(3.2～3.5μm∶6μm;2.8～3.0μm∶6μm)。