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热带海洋学报 >

2024 , Vol. 43 >Issue 2: 34 - 47

DOI: https://doi.org/10.11978/2023085

海洋生物学

基于形态和分子数据对湛江海域4个江蓠物种(红藻门)的分类学研究

  • 李能辉 , 1, 2, 3 ,
  • 黄庆 1 ,
  • 李航 1 ,
  • 曾俊 1 ,
  • 吴科锋 2, 3 ,
  • 谭华强 , 1
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  • 1.南方海洋科学与工程广东省实验室(湛江), 广东 湛江 524002
  • 2.广东医科大学, 广东 湛江 524023
  • 3.广东医科大学海洋医药研究院, 广东 湛江 524023
谭华强, 主要从事大型海藻资源开发与利用研究。email:

李能辉(1999—), 男, 硕士研究生, 主要从事海藻分类研究。email:

Copy editor: 殷波

收稿日期: 2023-06-26

  修回日期: 2023-09-03

  网络出版日期: 2024-03-26

基金资助

南方海洋科学与工程广东省实验室(湛江)项目(ZJW-2022-06)

广东省科技创新专项(2022A01207)

广东医科大学博士启动基金项目(GDMUB2022025)

广东医科大学“冲补强”专项(4SG23009G)

收起

Taxonomic study of four species of Gracilaria (Gracilariaceae, Rhodophyta) in Zhanjiang based on morphological and molecular data

  • LI Nenghui , 1, 2, 3 ,
  • HUANG Qing 1 ,
  • LI Hang 1 ,
  • ZENG Jun 1 ,
  • WU Kefeng 2, 3 ,
  • TAN Huaqiang , 1
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  • 1. Southern Marine Science and Engineering Guangdong Laboratory (Zhanjiang), Zhanjiang 524002, China
  • 2. Guangdong Medical University, Zhanjiang 524023, China
  • 3. Marine Biomedical Research Institution, Guangdong Medical University, Zhanjiang 524023, China
TAN Huaqiang. email:

Copy editor: YIN Bo

Received date: 2023-06-26

  Revised date: 2023-09-03

  Online published: 2024-03-26

Supported by

Project of Southern Marine Science and Engineering Guangdong Laboratory (Zhanjiang)(ZJW-2022-06)

Special Science and Technology Innovation Project of Guangdong Province, China(2022A01207)

Ph.D. Start-up Fund of Guangdong Medical University, China(GDMUB2022025)

Discipline Construction Project of Guangdong Medical University, China(4SG23009G)

Fold

摘要

利用分子鉴定和形态学分析, 对采自广东湛江的江蓠科物种进行了分类学研究。经鉴定, 共发现4种江蓠科物种, 即细基江蓠Gracilaria tenuistipitata、硬江蓠G. firma、帚状江蓠G. edulis和异枝拟江蓠Gracilariopsis bailinae。文章详细讨论了这4种江蓠的分类学特征和系统发育关系, 在此基础上结合文献数据, 明确了细基江蓠、细基江蓠繁枝变种G. tenuistipitata var. liui与长喙江蓠G. longirostris为同一个种, 以及硬江蓠G. firma与张氏江蓠G. changii为同一种。本研究修订了我国南方沿海江蓠科物种的分类信息, 也为湛江海域大型海藻资源的保护和开发提供了分类学依据。

关键词： 湛江海域; 形态学; 江蓠; 系统发育分析

本文引用格式

李能辉 , 黄庆 , 李航 , 曾俊 , 吴科锋 , 谭华强 . 基于形态和分子数据对湛江海域4个江蓠物种(红藻门)的分类学研究[J]. 热带海洋学报, 2024 , 43(2) : 34 -47 . DOI: 10.11978/2023085

Abstract

According to the molecular and morphological analysis, the species of Gracilariaceae was studied using the samples collected from Zhanjiang, Guangdong province, China. Four Gracilariaceae species were identified, namely: Gracilaria tenuistipitata, G. firma, G. edulis and Gracilariopsis bailinae. Their taxonomic characters and phylogenetic relationships were discussed in detail. This is combined with data from the literature to clarify that G. tenuistipitata, G. tenuistipitata var. liui and G. longirostris are the same species, and G. firma and G. changii are the same species. This study revised the taxonomic information of Gracilariaceae species in the coastal waters of southern China, and also provided a taxonomic basis for the conservation and development of macroalgae resources in Zhanjiang sea area.

Key words： Zhanjiang sea area; morphology; Gracilaria; phylogenetic analysis

江蓠科隶属于红藻门、真红藻纲、杉藻目, 为暖水性藻类, 广泛地分布在全世界的热带、亚热带和温带海域(Nägeli, 1847; 夏邦美, 1999)。大部分江蓠科海藻用途广泛, 涉及养殖业、医药业、食品业以及生态修复等多个领域(李来好 等, 2003; 杨宇峰 等, 2003; 潘江球 等, 2010; 李方洲 等, 2022), 是我国重要大型经济海藻。做好江蓠科物种的野外资源调查及准确鉴定, 有助于该类资源的保护与开发。
目前, 我国江蓠科海藻形态分类学研究工作资料比较丰富, 共报道了8属86种(夏邦美, 1999; 丁兰平 等, 2011, 2015, 2020)。然而, 大部分江蓠科物种易受生长环境的影响, 形态变异较大, 加之部分物种繁殖器官的缺乏, 给传统形态分类学研究造成了诸多困难(张峻甫 等, 1962)。另外, 在江蓠科的属级划分上, 江蓠属与拟江蓠(龙须菜)属Gracilariopsis (Dawson, 1949)、多穴藻属Hydropuntia (Montagne, 1842)之间的关系仍然存在争议。近几十年来, DNA条形码技术作为辅助海藻鉴定的有力工具(Wheeler, 2005; Mcdevit et al, 2009), 被广泛运用到江蓠科物种的鉴定和系统发育分析中。分子技术的运用, 使得过去存在争议的诸多江蓠科物种被准确鉴定出来, 其系统发育关系也得到了有效的修订(Gurgel et al, 2003, 2018; Lyra et al, 2021)。然而, 分子鉴定现今仍存在一些有待克服的障碍。准确的分子鉴定依赖于形态学鉴定, 但在面对一些形态相似的物种时, 如越南的硬江蓠G. firma、菲律宾的张氏江蓠G. changii和中国的芋根江蓠G. blodgettii, 其cox1基因序列在GenBank数据库中相互混淆(Ng et al, 2017), 避免此类问题的出现还需进一步与模式标本基因序列进行比对(Wang et al, 2023)。
湛江海域位于热带与温带的交接处, 海岸线漫长, 海藻资源丰富(谢恩义 等, 2009; 张才学 等, 2020)。本课题组曾多次对湛江沿海海岸的大型海藻资源进行调查, 并采集了大量的海藻样本。在此基础上, 利用形态学鉴定和分子系统发育分析, 对其中的江蓠科物种进行了分类学研究, 共鉴定了4个物种, 并讨论和修订了硬江蓠和细基江蓠的分类学信息, 该研究有利于江蓠类分类学科的发展, 也为今后湛江江蓠的开发与利用提供了分类学依据。

1 材料与方法

1.1 材料

本研究样品采自湛江海域, 共有7个采集地点(图1), 分别为湛江市特呈岛码头(21°09′43″N, 110°25′59″E)、硇洲岛港头村(20°55′46″N, 110°34′50″E); 雷州市海尾村(20°25′46″N, 109°56′38″E)、英良村(20°26′06″N, 109°59′02″E)、那毛村(20°29′58″N, 109°50′03″E); 徐闻县田洋村(20°21′16″N, 109°54′32″E)、四塘村(20°14′20″N, 110°09′19″E)。样品用3种方法处理, 即腊叶标本(用于直观观察并保存)、液浸标本(用体积浓度为6%的海水-福尔马林溶液浸泡, 主要用于形态学研究)和干燥样品(用于分子生物学的研究)。
图1 采集地点

该图基于自然资源部标准地图服务网站下载的审图号为粤S(2022)414号标准地图制作, 底图无修改。图中黑点为样品采集地点

Fig. 1 The sampling sites marked by black dots

1.2 试验方法

1.2.1 形态学研究

利用体式显微镜(广州道一Di S65)观察藻体的外观、颜色、质地、分枝情况以及囊果的形状等; 再对样品的特征部位进行徒手切片, 醋酸洋红溶液染色, 并将制成的玻片标本置于显微镜下观察其藻体的内、外皮层细胞大小和层数、髓部细胞大小和排列情况, 利用正置荧光显微镜(LEICA DM6 B, 德国)观察囊果被细胞的层数、吸收丝、精子囊以及四分孢子囊等; 最后对以上的各部分特征进行观察、数据测量及拍照。

1.2.2 系统发育学研究

1.2.2.1 DNA制备与PCR扩增

利用天根生化科技(北京)有限公司的植物基因组快速提取试剂盒, 提取样品总DNA, 并置-18℃冰箱内保存备用。以提取的DNA为模板, 使用GWSFn/ CoxIR1 (Saunders, 2008)组合引物来扩增cox1基因序列, rbcL基因序列扩增引物为F57/R1381 (Freshwater et al, 1994)。设定PCR程序: 94℃预变性3min, 94℃变形30s, 49.5℃退火40s, 72℃延伸50s (对于cox1)或90s (对于rbcL), 循环35次, 72℃终延伸5min。PCR产物检测采用1%的琼脂糖凝胶电泳, 后将产物送至广州华大基因科技有限公司进行克隆、测序。

1.2.2.2 数据分析

在NCBI中运用blast工具将试验中获得的rbcL和cox1基因序列与GenBank已发表的有关序列进行在线比对后筛选出所需的基因序列。利用软件BioEdit v7.2.6.1对所选序列进行比对、校正(Hall, 1999), 在软件MEGA v11.0中对下载的序列及目的序列进行序列特征分析(Tamura et al, 2004), 并利用Modeltest v3.7 (Posada et al, 2004)软件筛选出分子序列集最优进化模型。使用软件MEGA v11.0 (Tamura et al, 2021)构建最大似然树, 2个基因均选用GTR+G+I进化模型, Bootstrap重复1000次。软件MrBayes v3.1.2 (Ronquist et al, 2003)用于构建贝叶斯进化树, 设定运行代数为1000000代, 抽样频率1000代, 丢弃前25%的树, 计算剩余树中50%的多数一致树。序列间遗传距离在软件MEGA v11.0中使用Kimura two-parameter模型计算。
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