基于DNA條形碼技術(shù)的山東半島潮間帶褐藻和綠藻分類研究.pdf

1、生物分類和演化的研究向來是人們關(guān)注的科學(xué)問題,準(zhǔn)確的分類鑒定不僅是分類學(xué)家一直追求的目標(biāo),也是開展其他科學(xué)研究的重要前提。經(jīng)典分類主要依據(jù)形態(tài)學(xué)的方法。形態(tài)鑒定容易受很多因素的影響,例如物種性別和發(fā)育階段,一些物種在不同性別個(gè)體和不同發(fā)育階段,它們的形態(tài)產(chǎn)生差別。隨著分子生物學(xué)的發(fā)展和測(cè)序技術(shù)的成熟,用一段特征的DNA條形碼技術(shù)作為鑒定物種的手段受到越來越多學(xué)者的關(guān)注。本論文以從山東半島采集的褐藻和綠藻為樣品,利用形態(tài)學(xué)方法和DNA條形

2、碼技術(shù)對(duì)褐藻門和綠藻門進(jìn)行了物種分類鑒定,同時(shí)對(duì)各門所使用的基因進(jìn)行評(píng)價(jià),以及分別分析了褐藻門和綠藻門系統(tǒng)進(jìn)化關(guān)系。
　　自2012年3月到2013年10月,在山東半島采集褐藻物種共81株樣品。經(jīng)形態(tài)鑒定共鑒定出20不同的物種,分屬9目12科16屬。部分樣品通過形態(tài)只能鑒定到某目或科或?qū)佟＝?jīng)過DNA條形碼鑒定有61株被鑒定為15種不同的物種,分屬于10目,13科,14屬,有20株被鑒定到4個(gè)不同的屬中。DNA條形碼方法結(jié)合形態(tài)共鑒

3、定出24種不同物種,分屬于10目,13科,17屬。對(duì)擴(kuò)增褐藻的COI、ITS和LSU基因評(píng)估,結(jié)果發(fā)現(xiàn)COI的擴(kuò)增效率高于其他兩個(gè)基因,在鑒定能力方面,COI基因適合鑒定種水平的物種。LSU基因適合鑒定屬或?qū)僖陨纤降奈锓N鑒定,由于單一基因無法完全鑒定出褐藻門物種,我們推薦將COI和LSU基因組合起來鑒定物種。而ITS基因雖然對(duì)區(qū)分相似物種能力同COI基因相似,但是該基因在擴(kuò)增過程中較難獲得單一完整的序列,而且序列替換飽和不適合構(gòu)建系統(tǒng)

4、發(fā)育樹,因此我們不推薦使用ITS基因用于褐藻門這個(gè)大范圍的物種鑒定。此外,我們還對(duì)褐藻門內(nèi)各目系統(tǒng)進(jìn)化關(guān)系做了分析,分析褐藻門各目進(jìn)化關(guān)系,水云目和萱藻目進(jìn)化關(guān)系較近,其次與海帶目進(jìn)化關(guān)系較近。網(wǎng)地藻目網(wǎng)地藻目代表獨(dú)立進(jìn)化支系,和褐藻的其他的目親緣關(guān)系較遠(yuǎn)。
　　我們從山東半島和福建莆田地區(qū)共采集了125株綠藻樣品,時(shí)間分別從2012年3月到2013年10月。經(jīng)形態(tài)鑒定,有113株樣品鑒定到27種,分屬于5目7科8屬。還有部分樣品

5、只能鑒定到目或科或?qū)?。DNA條形碼方法結(jié)合形態(tài)共鑒定出通過分子鑒定結(jié)合形態(tài)共鑒定出29個(gè)物種,分屬于6目8科13屬。綠藻門樣品除剛毛藻科樣品外用ITS、rbcL和tufA三個(gè)基因進(jìn)行擴(kuò)增和測(cè)序,結(jié)果發(fā)現(xiàn)tufA基因能夠成功擴(kuò)增96％除剛毛藻科之外的綠藻樣品,并且能夠很好的區(qū)分相近物種;rbcL基因的區(qū)分近緣物種的能力同tufA基因能力相似,但是其擴(kuò)增效率比tufA基因低;ITS基因與其他兩個(gè)基因相比擴(kuò)增效率明顯偏低,在區(qū)分物種能力方面,

6、該基因DNA barcoding gap值與其他兩個(gè)基因的值都小,而且明顯不能區(qū)分開―LPP‖(Ulva linza、Ulva procera和Ulva prolifera)簇群。選擇ITS、18S rDNA和LSU基因擴(kuò)增剛毛藻科樣品,三個(gè)基因的擴(kuò)增效率和測(cè)序效率均比較高。ITS對(duì)不同物種區(qū)分能力強(qiáng);LSU基本能區(qū)分不同物種,但能力比ITS弱;而18S rDNA適合對(duì)屬水平或科水平的物種鑒定。通過構(gòu)建系統(tǒng)進(jìn)化樹發(fā)現(xiàn),我們研究結(jié)果同國(guó)內(nèi)

7、的分類體系有差別,支持國(guó)際上綠藻門分類體系,我們建議石莼屬和滸苔屬歸為石莼屬,石莼目的盒管藻科、礁膜藻科和頂管藻目的頂管藻科劃分到絲藻目中,松藻目降為松藻科歸到羽藻目中。
　　龍須菜是一種重要的經(jīng)濟(jì)海藻,在我國(guó)有大規(guī)模的養(yǎng)殖。2012年12月到2013年11月(除2013年6、7、8月)從福建莆田南日島龍須菜養(yǎng)殖場(chǎng)采集附著有某種仙菜的龍須菜。首先通過采集每個(gè)月份龍須菜上的附生藻所占的百分比來研究附生藻對(duì)龍須菜生長(zhǎng)的影響。該附生藻對(duì)

8、龍須菜生長(zhǎng)的影響夏秋季節(jié)附生嚴(yán)重,冬天和初春附生的影響不大,表明溫度是造成附生的重要條件。通過表觀和冷凍切片觀察,該附生仙菜的附著方式是附生藻通過類似假根的組織滲入到龍須菜皮層中,這種附著方式是對(duì)宿主龍須菜的損傷是最嚴(yán)重的。根據(jù)附生仙菜形態(tài)特征,判斷該附生藻屬于仙菜屬,不能確定到種。分子鑒定通過擴(kuò)增該物種的 rbcL基因發(fā)現(xiàn),它與Ceramium filicula的遺傳距離僅為0.9%,在構(gòu)建的系統(tǒng)進(jìn)化樹中該物種與Ceramium fi