海洋与湖沼  2018, Vol. 49 Issue (3): 604-613   PDF    
http://dx.doi.org/10.11693/hyhz20170700181
中国海洋湖沼学会主办。
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文章信息

依朋, 宋学文, 娄宇, 王宏伟. 2018.
YI Peng, SONG Xue-Wen, LOU Yu, WANG Hong-Wei. 2018.
海南新纪录种台湾蜈蚣藻(红藻门)的形态学观察和rbcL与COI基因序列分析
GRATELOUPIA TAIWANENSIS (RHODOPHYTA), A NEW RECORD OF HAINAN ISLAND BASED ON MORPHOLOGY, RBCL, AND COI GENE SEQUENCE ANALYSES
海洋与湖沼, 49(3): 604-613
Oceanologia et Limnologia Sinica, 49(3): 604-613.
http://dx.doi.org/10.11693/hyhz20170700181

文章历史

收稿日期:2017-07-05
收修改稿日期:2017-12-05
海南新纪录种台湾蜈蚣藻(红藻门)的形态学观察和rbcL与COI基因序列分析
依朋 , 宋学文 , 娄宇 , 王宏伟     
辽宁师范大学 生命科学学院 大连 116081
摘要:通过形态结构观察结合rbcL和COI基因序列分析的方法,发现分布于海南省博鳌的台湾蜈蚣藻(Grateloupia taiwanensis S.M.Lin et H.Y.Liang)为海南新纪录种。结果表明:藻体直立,红色或紫红色,质地柔软黏滑,高6—18cm,宽2—3cm,叶片呈披针形,边缘长出的小育枝亦呈披针形,长5—25mm,宽1—5mm,固着器呈圆盘状;皮层由8—11层细胞构成,髓部非中空,髓丝纵走或相互交错;雌雄异体,精子囊由外皮层细胞形成,球形。果胞枝生殖枝丛主枝由6个细胞构成,辅助细胞生殖枝丛主枝由5个细胞构成(6cpb-5auxb型),均为典型的Grateloupia型。囊果散布于除固着器外的整个雌配子体的表面;四分孢子囊由四分孢子体的内皮层细胞产生,呈十字形分裂。rbcL基因序列分析结果显示4个采自海南的样本与产自台湾南部的台湾蜈蚣藻之间无碱基序列差异;COI基因序列分析结果显示4个样本间无碱基差异,在蜈蚣藻属这一大的进化支中聚集成独立的小分支,区别于其他种。
关键词台湾蜈蚣藻    新记录种    形态学观察    rbcL    COI    
GRATELOUPIA TAIWANENSIS (RHODOPHYTA), A NEW RECORD OF HAINAN ISLAND BASED ON MORPHOLOGY, RBCL, AND COI GENE SEQUENCE ANALYSES
YI Peng, SONG Xue-Wen, LOU Yu, WANG Hong-Wei     
College of Life Sciences, Liaoning Normal University, Dalian 116081, China
Abstract: Four alga samples were collected in April 2014 in Boao, Hainan, South China and have been identified Grateloupia taiwanensis S. M. Lin et H. Y. Liang, a new record in the island. The species was previously reported in Taiwan, China, and Mexico only. This new record gains support from our morphological observations and rbcL and COI genes analyses. The results show the following. In morphology, thallus is upright, red to purple, soft and gelatinous in texture, lanceolate blades, 6-18cm high and 2-3cm wide, arising from a small discoid holdfast. Marginal proliferations are lanceolate in shape, 5-25mm long and 1-5mm wide. Cortex composed of 8-11 layers, the medulla is not hollow, the medullary filaments are narrow, and closely interwoven. Gametophytes are dioecious, the spermatangia of a male gametophyte are formed from the surface cells, spherical in shape. The species has 6-celled carpogonial branches and 5-celled auxiliary branches (6cpb-5auxb type), reflecting typical Grateloupia-type. The cystocarps scatter on the entire blade but the basal parts. Matured tetrasporangia originates from inner cortex cells and divided cruciately. In molecular biology, the rbcL sequence shows no pairwise divergence in the four samples from that of southern Taiwan, and so does in the COI sequence among the four samples, forming a single monophyletic subclade away from other species.
Key words: Grateloupia taiwanensis     new record     morphological observations     rbcL     COI    

台湾蜈蚣藻(Grateloupia taiwanensis S.M. Lin et H.Y. Liang)隶属于红藻门(Rhodophyta), 海膜目(Halymeniales), 海膜科(Halymeniaceae), 蜈蚣藻属(Grateloupia C. Agardh), 是Lin等(2008)结合藻体的外部形态、内部的营养结构和生殖结构及rbcL基因序列分析的方法在中国台湾南部发现并报道的新种。其描述的主要特征如下: (1)藻体叶状, 红色或深褐色, 质地柔软粘滑, 高8—15cm, 宽2—3cm, 叶片呈披针形, 边缘长出披针形的小育枝, 长5—25mm, 宽3—5mm, 固着器呈圆盘状; (2)皮层由8—11层细胞构成, 细胞呈念珠状或多边形; (3)雌雄异体, 囊果散布于除基部以外的整个雌配子体的表面; (4)四分孢子体与配子体同型, 四分孢子囊由四分孢子体的内皮层细胞形成, 成熟的四分孢子囊长42—60μm, 宽15—22μm。除原产地台湾外, Depriest等(2012)基于rbcL基因序列分析在美国阿拉巴马州莫比尔湾发现并报道了台湾蜈蚣藻, 并认为是外来入侵种。迄今为止, 台湾蜈蚣藻仅在中国台湾和墨西哥湾有分布的报道。

2014年4月作者对海南沿海蜈蚣藻属物种进行调查时, 发现有与台湾蜈蚣藻在外部形态上相似的标本, 为了进一步验证是否为台湾蜈蚣藻, 对其进行了详细的形态结构观察和rbcL及COI基因序列分析, 并讨论了其入侵途径。该研究结果丰富了我国蜈蚣藻属物种的多样性, 同时为《中国海藻志》的再版提供了新资料。

1 材料与方法 1.1 样品的采集、处理和形态学观察

海藻样品于2014年4月14日采自海南省博鳌(19°31′N, 110°18′E)。样品处理参照李芳等(2016)的方法, 将采集到的海藻样品, 去除杂质后分别制作成腊叶标本用于对海藻进行形态学观察、10%福尔马林溶液液浸标本用于制作冰冻切片以及硅胶干燥标本用于提取藻体的DNA。其中, 冰冻切片用0.5%(w/v)的甲基蓝染色, 并对染色后的切片用显微成像系统(显微镜型号为Nikon 216987, 照相设备为安装在显微镜上的NIKON HFX-ⅡA镜头)拍照记录。标本保存于辽宁师范大学生命科学学院植物标本馆(LNU)。

1.2 分子序列分析

使用植物基因组DNA提取试剂盒(TIAGEN, Valencia, CA, Beijing)提取藻体的DNA, 利用提取到的DNA作为模板进行PCR扩增, 引物设计以及具体PCR参数参照Wang等(2000)。用1%琼脂糖凝胶电泳检测PCR扩增产物, 产物的纯化和测序交由上海生工生物公司完成。引物组合见表 1, 由上海生工生物公司合成。

表 1 PCR所用引物信息 Tab. 1 Information of the primer for PCR system
基因类型 引物 序列
rbcL基因 F29 5′-TGTAACTCCACAGCCAGGAG-3′
R1280 5′-GCGACCTTCATTACGTGCTA-3′
COI基因 F1 5′-GGTGGTTGTATGTCTATGC-3′
R1 5′-CTGCTGGATCAAAGAAAG-3′

rbcL基因序列分析:从GenBank选取并下载了蜈蚣藻属的35个种的rbcL基因序列, 以及3个外群种的rbcL基因序列:海柏属(Polyopes J. Agardh)的P. constrictus (Turner) J. Agardh、海膜属(Halymenia C. Agardh)的H. durvillei De Clerck、盾果藻属(Carpopeltis Schmitz)的C. phyllophora (J. D. Hooker & Harvey) F. Schmitz, 与本研究得到的4个rbcL基因序列进行比对分析(表 2)。

表 2 rbcL基因序列分析所用样品信息 Tab. 2 Information of the samples used for sequence analysis on rbcL genes
物种 标本采集地点及文献 登录号
Grateloupia taiwanensis Lin et Liang 海南(本文, LNU20140404) MF356226
G. taiwanensis Lin et Liang 海南(本文, LNU20140405) MF356227
G. taiwanensis Lin et Liang 海南(本文, LNU20140406) MF356228
G. taiwanensis Lin et Liang 海南(本文, LNU20140407) MF356229
G. acuminata Holmes 日本神奈川县(Kawaguchi et al, 2001) AB055480
G. americana Kawaguchi et Wang 美国(Gavio et al, 2002) AF488814
G. angusta (Okamura) Kawaguchi et Wang 日本冲绳县(Wang et al, 2001) AB061380
G. asiatica Kawaguchi et Wang 中国大连(Kawaguchi et al, 2001) AB055485
G. belangeri (Bory) Setchell et Gardner 南非(De Clerck et al, 2005a) AY772035
G. boaoensis Wang et Luan 海南龙楼(Liu et al, 2014) KC904938
G. capensis De Clerck 南非(De Clerck et al, 2005b) AJ868467
G. carnosa Yamada et Segawa 日本(Wang et al, 2000) AB038608
G. chiangii Kawaguchi et Wang 日本伊豆(Wang et al, 2001) AB061387
G. catenata Yendo 中国大连(Wang et al, 2000) AB038613
G. cornea Okamura 日本伊豆(Wang et al, 2001) AB061382
G. dichotoma J. Agardh 西班牙卢戈(De Clerck et al, 2005b) AY772031
G. divaricata Okamura 日本北海道(Wang et al, 2000) AB038609
G. elliptica Homles 日本高知(Kawaguchi et al, 2001) AB055476
G. filicina (Lamouroux) C. Agardh 意大利里窝那(Kawaguchi et al, 2001) AB055472
G. filiformis Kutzing 巴西(Gavio et al, 2002) AF488822
G. hawaiiana Dawson 夏威夷毛伊岛(De Clerck et al, 2005b) AY772030
G. huanghaiensis Wang et Zhao 中国青岛(Wang et al, 2015) JN704571
G. huangiae Lin et Liang 中国台湾(Lin et al, 2011) HM590410
G. imbricata Holmes 日本津屋崎(Wang et al, 2000) AB038607
G. kurogii Kawaguchi 日本西海(Wang et al, 2000) AB038606
G. lanceolata Okamura 日本福冈(Kawaguchi et al, 2001) AB055477
G. livida (Harvey)Yamada 日本伊豆(Wang et al, 2000) AB038610
G. longifolia Kylin 南非(De Clerck et al, 2005b) AY772023
G. orientalis Lin et Liang 中国台湾(Lin et al, 2008) EU292744
G. patens(Okamura) Kawaguchi et Wang 日本大原(Wang et al, 2001) AB061391
G. phuquocensis Tanaka et Ho 夏威夷(De Clerck et al, 2005b) AY772022
G. ramossissima Okamura 中国台湾(Gavio et al, 2002) AF488810
G. schmitziana (Okamura) Kawaguchi et Wang 日本七里滨(Wang et al, 2001) AB061398
G. sparsa (Okamura) Chiang 日本大原(Kawaguchi et al, 2001) AB055473
G. subpectinata Holmes 日本爱知(Faye et al, 2004) AB114213
G. taiwanensis Lin et Liang 中国台湾(Lin et al, 2008) EU292742
G. tenuis Wang et Luan 中国海南凌水(Yu et al, 2013) KC918541
G. turuturu Yamada 日本室兰(Wang et al, 2000) AB038611
G. yinggehaiensis Wang et Luan 海南凌水(Zhao et al, 2012) HQ332514
Polyopes constrictus (Turner) J. Agardh 澳大利亚维多利亚州(Kawaguchi et al, 2002) AB084535
Halymenia durvillei De Clerck 斯里兰卡(De Clerck et al, 2005b) AY772020
Carpopeltis phyllophora (J. D. Hooker et Harvey) F. Schmitz 日本(Kawaguchi et al, 2004) AB116364

COI基因序列分析:从GenBank选取并下载了蜈蚣藻属的14个种COI基因序列, 以及2个外群种的COI基因序列:海柏属(Polyopes J. Agardh)的扇形海柏(P. affinis (Harvey) Kawaguchi & Wang)和P. lancifolius (Harvey) Kawaguchi & Wang, 与本研究得到的4个COI基因序列进行比对分析(表 3)。

表 3 COI基因序列分析所用样品信息 Tab. 3 Information of the samples used for sequence analysis on COI genes
物种 标本采集地点及文献 登录号
Grateloupia taiwanensis Lin et Liang 海南(本文, LNU20140404) KY405002
G. taiwanensis Lin et Liang 海南(本文, LNU20140405) KY405003
G. taiwanensis Lin et Liang 海南(本文, LNU20140406) KY405004
G. taiwanensis Lin et Liang 海南(本文, LNU20140407) KY405005
G. angusta (Okamura) Kawaguchi et Wang 韩国济州(Yang et al, 2015) KJ648512
G. asiatica Kawaguchi et Wang 韩国济州(Yang et al, 2015) KJ648515
G. californica Kylin 美国蒙特雷(Saunders, 2014) KM254782
G. catenata Yendo 韩国济州(Yang et al, 2015) KJ648517
G. divaricata Okamura 韩国(Yang et al, 2015) KJ648520
G. elliptica Homles 韩国济州(Yang et al, 2013) JX475024
G. hawaiiana Dawson 夏威夷毛伊岛(Sherwood et al, 2010) HQ422635
G. imbricata Holmes 韩国蔚山(Yang et al, 2015) KJ648528
G. kurogii Kawaguchi 韩国济州(Yang et al, 2015) KJ648538
G. lanceolata Okamura 韩国济州(Yang et al, 2013) JX475010
G. phuquocensis Tanaka et Pham-Hoang Ho 夏威夷(Sherwood et al, 2010) HQ422587
G. subpectinata Holmes 韩国釜山(Yang et al, 2015) KJ648542
G. turuturu Yamada 韩国济州(Yang et al, 2015) KJ648543
G. filicina (Lamouroux) C. Agardh 意大利里窝那(Sherwood et al, 2010) HQ422590
Polyopes affinis (Harvey) Kawaguchi et Wang 韩国济州(Unpublished) KF543068
Polyopes lancifolius (Harvey) Kawaguchi et Wang 韩国济州(Unpublished) KF543069

基因序列比对应用软件Clustalx(1.83)。使用Maximum likelihood(ML)法构建系统树。MEGA5.0(Koichiro et al, 2011)软件用于碱基差异度的分析及系统发育树的构建, 计算遗传距离的模型为Number of differences和双参数遗传距离(K2-P), 其中自展值(Bootstrap)设置为1000次(李芳等, 2016)。

2 结果 2.1 藻体的外部形态及内部结构

藻体直立, 叶状, 红色或紫红色, 质地柔软黏滑, 高6—18cm, 宽2—3cm, 叶片呈披针形(图 1), 边缘长出的小育枝亦呈披针形, 基部略缢缩, 长5—25mm, 宽1—5mm(图 2a, b), 固着器呈圆盘状。囊果呈球形, 散布于除固着器外的整个藻体, 稍突出藻体表面(图 2c)。

图 1 台湾蜈蚣藻的外部形态 Fig. 1 External morphology of G. taiwanensis 注: a, b:雌配子体(LNU20140404、LNU20140405); c:雄配子体(LNU20140406); d:四分孢子体(LNU20140407)

图 2 台湾蜈蚣藻的表面观 Fig. 2 Surface view of G. taiwanensis 注: a, b:小育枝(a:二叉分枝, b:披针形分枝) (LNU20140405); c:藻体的囊果分布(LNU20140404)

习性:生长在中、低潮带的礁石上或潮下带1—2m的礁石上。

分布:中国海南省博鳌、中国台湾、墨西哥湾。

模式标本产地:中国台湾垦丁国家公园。

藻体横切面观:藻体非中空, 厚度约为210—350μm, 由皮层和髓部构成, 皮层由8—11层细胞构成。外皮层由6—8层细胞构成, 细胞呈念珠状。内皮层由2—3层细胞构成, 细胞呈不规则的多角边形。髓部的髓丝排列错综交织, 随着藻体生长髓丝增长, 髓部致密(图 3a)。

图 3 台湾蜈蚣藻配子体的内部结构 Fig. 3 The inner morphological structure of gametophyte of G. taiwanensis 注: a:藻体横切面观, 由皮层和髓部构成(LNU20140404); b:雄配子体横切面观, 箭头所指为精子囊(LNU20140406); c, d:果胞枝生殖枝丛横切面观(tr:受精丝; ca:果胞) (LNU20140404); e:辅助细胞生殖枝丛横切面观(ac:辅助细胞) (LNU20140404); f:复合体上产生初级产孢丝(LNU20140404); g, h:囊果的生长(LNU20140404); i:成熟囊果(LNU20140404)
2.2 藻体的生殖结构

配子体为雌雄异体。雄配子体的精子囊由外皮层细胞形成, 呈球形, 直径范围约为1—1.5μm (图 3b)。雌配子体的果胞枝生殖枝丛与辅助细胞生殖枝丛均由内皮层细胞产生, 果胞枝生殖枝丛主枝由6个细胞构成, 即一个较小果胞, 一个下位细胞, 一个亚下位细胞, 以及三个圆形细胞。其中果胞末端具有一条长形受精丝, 下位细胞呈球形, 亚下位细胞与圆形细胞对向生长, 且均带有不育侧枝。该枝丛的所有不育侧枝均弯向叶状体表面形成一个瓶状体(图 3c, d)。

辅助细胞生殖枝丛主枝由5个细胞构成, 位于底部的细胞为辅助细胞。主枝上的5个细胞均带有一个侧枝, 其中侧枝由5—12个细胞组成。与果胞枝生殖枝丛相似, 该枝丛的所有侧枝均弯向藻体表面形成了一个瓶状体。其中辅助细胞处于瓶状体的中心位置, 个体大, 原生质较浓(图 3e)。

受精后的果胞体积增大并与下位细胞融合, 融合后的细胞产生1—2个或更多的连络丝。连络丝会向辅助细胞进行延伸, 二者距离相近时, 连络丝的顶端扩大从而与辅助细胞融合, 融合后的辅助细胞继续生长扩大, 与临近的细胞合并形成融合复合体(图 3f)。该复合体上产生分枝营养丝, 这些营养丝在发育中的囊果基部可以较容易的观察到。同时该复合体产生一个简单的初级产孢丝指向藻体表面, 接着该产孢丝继续分裂产生产孢丝细胞, 孢子囊由产孢丝末端细胞形成(图 3g, h)。成熟的囊果埋于皮层下部, 其周围围绕着髓丝(图 3i)。成熟的囊果近球形, 均匀散布在除基部外的藻体表面。囊果直径范围为180—200 μm(图 2c)。

四分孢子囊由四分孢子体的内皮层细胞形成, 稍突出于藻体表面, 分布于除基部外的整个藻体(图 4a), 四分孢子囊孢子母细胞(图 4b)经减数分裂先形成二分体(图 4c), 再经减数分裂形成成熟的四分孢子囊, 成熟的四分孢子囊呈十字形分裂, 长为45—62μm, 宽14—23μm (图 4d)。

图 4 台湾蜈蚣藻四分孢子体内部结构(LNU20140407) Fig. 4 The microscopic structure of tetrasporophyte of G. taiwanensis (LNU20140407) 注: a:四分孢子囊的表面观; b—d:四分孢子囊的发育过程; te:四分孢子囊, 呈十字形分裂
2.3 台湾蜈蚣藻与其形态相似种的比较分析

台湾蜈蚣藻与稀疏蜈蚣藻(G. sparsa)、舌状蜈蚣藻(G. livida)和带形蜈蚣藻(G. turuturu)的形态相似, 均为叶状。在藻体大小上, 台湾蜈蚣藻成熟藻体较小, 而稀疏蜈蚣藻、舌状蜈蚣藻和带形蜈蚣藻成熟藻体较大。台湾蜈蚣藻质地为软骨质, 而舌状蜈蚣藻质地较硬为革质。在构成皮层的细胞层数上, 台湾蜈蚣藻为8—11层, 稀疏蜈蚣藻和带形蜈蚣藻分别为4—5层和5—6层, 与台湾蜈蚣藻差异较大(表 4)。

表 4 台湾蜈蚣藻与其形态相似种的比较 Tab. 4 Morphological comparisons between G. taiwanensis and related species
台湾蜈蚣藻
G. taiwanensis
带形蜈蚣藻
G. turuturu
舌状蜈蚣藻
G. livida
稀疏蜈蚣藻
G. sparsa
形态特征 藻体直立, 叶状, 紫红色, 高6—18cm, 宽2—3cm, 叶片呈披针形 藻体直立, 叶状, 鲜红色, 高40—100 cm, 宽4—15cm, 叶片呈线形或披针形 藻体直立, 叶状, 紫红色, 高10—25cm, 宽0.5—2.5cm, 叶片窄带状 藻体直立, 叶状, 深紫红色, 高32cm, 宽3—5cm, 叶片呈披针形、细带状
质地 软骨质 软骨质 革质 软骨质
构成皮层的细胞层数 8—11层 5—6层 7—10层 4—5层
辅助细胞生殖枝丛类型 Grateloupia
(6cpb-5auxb)
Grateloupia
(5cpb-4auxb)
Grateloupia
(6cpb-5auxb)
Grateloupia
(5cpb-4auxb)
分布 中国台湾, 海南
墨西哥湾
日本 中国, 日本 日本
文献 本研究
Lin et al, 2008
Depriest et al, 2012
夏邦美, 2004 夏邦美, 2004 夏邦美, 2004
2.4 台湾蜈蚣藻的分子分析 2.4.1 rbcL基因序列分析

采自海南省博鳌的4个样本的rbcL基因序列长度均为1132bp, 比对校正后的基因序列长度是1132bp。由ML系统树分析结果显示(图 5):在蜈蚣藻属大的分支中, 4个样本与产自台湾的台湾蜈蚣藻聚于一支, 支持率为100%。与黄氏蜈蚣藻(G. huangiae)、G. phuquocensis、亚栉状蜈蚣藻(G. subpectinata)、带形蜈蚣藻(G. turuturu)、稀疏蜈蚣藻(G. sparsa)聚于一支, 支持率高达99%。

图 5 基于rbcL基因构建的ML系统发育树 Fig. 5 Maximum likelihood tree based on partial rbcL sequences data 注:分支上的数字表示支持率(1000次重复), 只显示支持率大于50%。其中Polyopes constrictusHalymenia durvilleiCarpopeltis phyllophora三个同科内的种作为外群, 且选取了35个蜈蚣藻属内的种来比较。本文研究种用黑体字表示。

MEGA5.0比对分析所得结果显示: 4个样本与台湾蜈蚣藻之间无碱基差异, 与蜈蚣藻属的模式种G. filicina的碱基差异为80bp (8.18%)。与黄氏蜈蚣藻(G. huangiae)的碱基差异为33bp (5.42%)、与G. phuquocensis的碱基差异为42bp (5.75%)、与亚栉状蜈蚣藻(G. subpectinata)的碱基差异为36bp (5.38%)、与带形蜈蚣藻(G. turuturu)的碱基差异为41bp (6.02%)、与稀疏蜈蚣藻(G. sparsa)的碱基差异为42bp (6.48%)。与作为外群的Polyopes constrictus的碱基差异为118bp (10.85%)、与Halymenia durvillei的碱基差异为121bp (9.95%)、与Carpopeltis phyllophora的碱基差异为132bp (10.76%)。

图 6 基于COI基因构建的ML系统发育树 Fig. 6 Maximum likelihood tree based on partial COI sequences data 注:分支上的数字表示支持率(1000次重复), 只显示支持率大于50%。其中Polyopes affinisPolyopes lancifolius两个同科内的种作为外群, 且选取了14个蜈蚣藻属内的种来比较。本文研究种用黑体字表示
2.4.2 COI基因序列分析

采自海南省博鳌的4个样本的COI基因序列长度均为563bp, 通过比对校正后, 基因序列长度为527bp。由ML系统树分析结果显示(图 6):在蜈蚣藻属这一大的进化支中, 4个样本在第二个分支中聚集成一个相对独立的小分支, 不同于其他种, 且支持率为100%。与加利福尼亚蜈蚣藻(G. californica)、带形蜈蚣藻(G. turuturu)、G. Phuquocensis以及亚栉状蜈蚣藻(G. subpectinata)均位于第二小分支中, 支持率为84%。

MEGA5.0比对分析所得结果显示: 4个样本之间无碱基差异, 与蜈蚣藻属的模式种G. filicina的碱基差异为54bp (6.64%)。与带形蜈蚣藻(G. turuturu)的碱基差异为36bp (5.66%)、与G. phuquocensis的碱基差异为41bp (6.09%)、与亚栉状蜈蚣藻(G. subpectinata)的碱基差异为45bp (6.11%)、与加利福尼亚蜈蚣藻(G. californica)的碱基差异为46bp (5.95%)。与作为外群的扇形海柏(Polyopes affinis)和Polyopes lancifolius的碱基差异分别为75bp (8.03%)和81bp (8.30%)。

3 讨论

Lin等(2008)首次报道了分布在中国台湾的新种台湾蜈蚣藻(G.taiwanensis), 并对其形态结构特征进行了详细的描述。本文结合形态学观察和rbcL与COI基因序列分析的方法, 对采自海南省博鳌的海藻标本进行鉴定, 发现编号为LNU20140404、LNU20140405、LNU20140406和LNU20140407的海藻样本的形态结构特征与Lin等(2008)报道的台湾蜈蚣藻除藻体大小略有差异外完全一致。蜈蚣藻属海藻种类的外部形态变异较大, 不同的生态环境和地域等都会导致同一种的外部形态产生一定的变异(李芳等, 2016), 所以同一种海藻在形态上会有略微差异。

通过rbcL基因序列分析, 该藻与台湾蜈蚣藻(G. taiwanensis)无碱基序列差异, 并且在系统树上也聚为一个进化支, 区别于其他种。与其外形相似的带形蜈蚣藻(G. turuturu)、稀疏蜈蚣藻(G. sparsa)和舌状蜈蚣藻(G. livida)的碱基差异为种间差异, 与Polyopes constrictusHalymenia durvilleiCarpopeltis phyllophora之间的碱基差异较大, 超过了种间差异的范围。该结果不仅证明了采自海南博鳌的海藻为台湾蜈蚣藻, 同时也进一步支持了台湾蜈蚣藻是蜈蚣藻属内的一个独立的物种。在COI基因序列分析中, 由于在NCBI中无台湾蜈蚣藻的COI基因序列, 因此无法将样本直接与台湾蜈蚣藻进行比较。在基于COI基因序列构建的系统发育树中, 与4个样本亲缘关系最近的为加利福尼亚蜈蚣藻(G. californica)、带形蜈蚣藻(G. turuturu)、G. phuquocensis和亚栉状蜈蚣藻(G. subpectinata), 而在基于rbcL基因序列分析所构建的系统树中, 与台湾蜈蚣藻亲缘关系最近的5个种中也有G. phuquocensis、亚栉状蜈蚣藻(G. subpectinata)和带形蜈蚣藻(G. turuturu)。并且4个样本与这3个种的COI基因序列差异在36bp (5.66%)—45bp (6.11%)之间, 为种间差异, 此结果证明了4个样本为蜈蚣藻属内一个独立的物种。基于rbcL与COI基因序列分析, 我们进一步证明4个样本为台湾蜈蚣藻。由于该种首次报道在中国台湾(Lin et al, 2008), 在海南省为首次出现, 故确认其为海南新记录种。

目前, 蜈蚣藻属有的种已被广泛认为是入侵海藻, 其中带形蜈蚣藻入侵能力较强, 在世界各地均有分布的报道(Depriest et al, 2012)。Gavio等(2002)认为带形蜈蚣藻已经入侵到大西洋两岸, 并且有扩张趋势。Cecere等(2011)报道了带形蜈蚣藻入侵到了意大利地中海的塔兰托潟湖, 并探讨了其入侵途径, 该种仅在港口附近分布, 认为其可能通过航运入侵到了该地区。Azevedo等(2015)报道了带形蜈蚣藻入侵到了巴西南部地区, 并认为该种的入侵途径主要为水产养殖和船舶航运。Depriest等(2012)认为在墨西哥湾发现的台湾蜈蚣藻和带形蜈蚣藻均是外来入侵种, 其中台湾蜈蚣藻可能通过航运从中国台湾入侵到了阿拉巴马州。2014年, 作者在海南省博鳌发现了台湾蜈蚣藻, 采集地点离港口很近, 随着两岸交流的加深, 船舶往来频繁, 台湾蜈蚣藻很可能通过船舶航运从中国台湾入侵到了海南。

台湾蜈蚣藻的发现丰富了我国蜈蚣藻属的物种多样性, 也丰富了台湾蜈蚣藻的分布范围。对台湾蜈蚣藻的发育、生活史及经济价值等仍需进行深入研究, 同时台湾蜈蚣藻对当地海域的生态环境、海藻生物多样性等方面是否有影响也需要进一步研究。

4 结论

本文报道了海南省一新记录种:台湾蜈蚣藻, 对其进行了详细的形态结构观察及rbcL与COI基因序列分析, 并与其他几个相似种的形态结构特征进行了差异比较分析。台湾蜈蚣藻的学名为G. taiwanensis Lin et Liang, 分布于中国台湾、海南及墨西哥湾, 属于生物入侵海藻。本研究结果丰富了我国蜈蚣藻属的物种多样性, 也丰富了台湾蜈蚣藻的地理分布范围。

致谢 感谢中国科学院海洋研究所孙忠民副研究员帮助采集标本。
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