三種小環(huán)藻的亞顯微結(jié)構(gòu)及基因條形碼的應(yīng)用研究.pdf

1、小環(huán)藻屬(Cyclotella)物種是常見的硅藻，隸屬硅藻門(Bacillariophyta)、中心綱(Centriae)、圓篩藻目(Cosconodiscales)、圓篩藻科(Coscinodiscaceae)，多數(shù)生活在大范圍淡水環(huán)境條件，少數(shù)生活在一些咸水湖或者海洋環(huán)境中。由于小環(huán)藻種類多，種間形態(tài)學差異不足，很難準確鑒定，從而導致小環(huán)藻物種在分類地位、種間親緣關(guān)系和屬內(nèi)分類標準等問題的確定上存在很多疑問。本文結(jié)合使用掃描電子顯微

2、鏡技術(shù)和基因條形碼技術(shù)，對三種小環(huán)藻屬物種在亞顯微水平上進行形態(tài)學分析，確定種間界限;在基因水平上分析其種間、及種內(nèi)不同地理株系的系統(tǒng)進化關(guān)系，并在此基礎(chǔ)上探討了DNA條形碼在小環(huán)藻物種的分類和鑒定研究中的應(yīng)用。
　　三種小環(huán)藻物種的亞顯微結(jié)構(gòu):梅尼小環(huán)藻(Cyclotella meneghiniana)的直徑范圍在5-45μm，殼面的中央?yún)^(qū)或多或少有點起伏;殼面中央?yún)^(qū)不規(guī)則地分布著小的二氧化硅顆粒，每5μm有5-8個條紋;在殼面

3、和殼套接合處的非條紋區(qū)存在著刺狀突起，殼面一般只有一個中央支持突，6-13個殼緣支持突。隱秘小環(huán)藻(Cyclotella cryptica)的殼面為圓形，幾乎平整，直徑范圍在5-10μm;每一殼面有中央支持突1個和殼緣支持突11-18個。假具星小環(huán)藻(Cyclotella pseudostelligera)細胞直徑范圍在4-10μm，殼面的中央?yún)^(qū)或多或少有點起伏;殼面中央?yún)^(qū)分布著小的二氧化硅顆粒，每5μm有15-20個條紋，每個條紋包含

4、兩行網(wǎng)紋;殼面不存在中央支持突，每個殼面有6-10個殼緣支持突。每一種小環(huán)藻都有單一的唇形突在邊緣區(qū)向上方向形成一個唇形內(nèi)裂縫開口。小環(huán)藻物種在亞顯微水平的共性是:細胞殼面呈圓形，殼面邊緣具一個唇形突;存在的差異是:不同物種之間細胞硅質(zhì)殼面條紋形狀和密度不同，中央支持突的存在與否，及不同物種之間數(shù)量不同，邊緣支持突的位置和數(shù)量也不同，殼面中央是否存在硅質(zhì)顆粒，中央?yún)^(qū)和邊緣區(qū)的比例不同。
　　18S和rbcL基因與28S和ITS基因

5、相比，保守位點數(shù)目較高，變異位點數(shù)目較低。在28S(16.52％)和ITS(16.97％)序列中記錄到較高的簡約性信息位點，比18S(5.53％)和rbcL(7.25％)高。18S、28S、rbcL和ITS的種間遺傳距離(p-distance)分別是0.037、0.134、0.063和0.168，18S和rbcL的平均種間遺傳距離相對比較低。28S的D1-D2區(qū)域和rbcL基因比18SrDNA和ITS rDNA更適合作為小環(huán)藻物種分類和

6、鑒定的分子標記。
　　系統(tǒng)進化分析顯示隱秘小環(huán)藻在梅尼小環(huán)藻進化枝以外形成單一的進化支，與梅尼小環(huán)藻的形成姐妹分支，這意味著隱秘小環(huán)藻株系從遺產(chǎn)學角度是單一物種，與梅尼小環(huán)藻有著非常近的親緣關(guān)系。另一方面，假具星小環(huán)藻不具有中央支持突，而且邊緣支持突的數(shù)量較少。系統(tǒng)進化發(fā)育分析顯示假具星小環(huán)藻與其他小環(huán)藻物種的親緣關(guān)系較遠，而與星盤藻屬(Discostella)物種有較近的親緣關(guān)系。
　　生活在海洋環(huán)境的梅尼小環(huán)藻直徑范圍在

7、12-30μm，中央?yún)^(qū)域幾乎平整;殼面邊緣區(qū)具有相等長度的條紋，每5μm有4-6個條紋，存在刺狀突起;每個殼面約有中央支持突2-14個和殼緣支持突16-23個，每一個支持突都圍繞著三個圍孔。亞顯微結(jié)構(gòu)細節(jié)分析結(jié)果顯示，來自海水的梅尼小環(huán)藻比淡水的梅尼小環(huán)藻具有更大平均直徑，以及更多的中央和邊緣支持突和不同的條紋形態(tài)，具有非常大的亞顯微結(jié)構(gòu)差異;但基因序列的系統(tǒng)進化分析顯示所有來自淡水和海水的梅尼小環(huán)藻聚集在同一進化支上，表明來自完全不同

8、鹽度環(huán)境的梅尼小環(huán)藻盡管具有相當不同的亞顯微結(jié)構(gòu)特征，但是具有幾乎完全一樣的基因序列，可能屬于同一物種的不同生態(tài)表型。
　　采自不同地域的8株梅尼小環(huán)藻的28S rDNA和rbcL系統(tǒng)進化與遺傳距離。在系統(tǒng)進化分析，28S rDNA系統(tǒng)進化樹顯示梅尼小環(huán)藻進化支分成三個進化分支，rbcL分成四個進化分支，表明不同地理株的梅尼小環(huán)藻具有共同的起源，但此后可能由于地理上的隔離而發(fā)生了獨立的進化。來自世界不同地域的梅尼小環(huán)藻28S rD