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刚毛藻目绿藻藻体结构简单,形态易受环境等因素的影响,为其分类鉴定及系统学研究带来了困难。针对此类问题,本论文以我国沿海采集的刚毛藻目样品为材料,从形态和分子两个方面开展了其分类及系统发育学研究,具体结果如下:
通过对31个不同样品的形态观察比较,鉴定了我国海产刚毛藻目3属16个物种:气生硬毛藻Chaetomorpha aerea(Dillwyn)Kuetzing,短节硬毛藻Ch.Brachygona Harvey,辽东硬毛藻Ch.liaodongensis Luan et Ding,线形硬毛藻Ch.Linum(Miiller)Kuetzing,强壮硬毛藻Ch.valida(Hooker et Harvey)Kuetzing,苍白刚毛藻Cladophora albida(Nees)Kuetzing,链状刚毛藻Cl.catenata*,漂浮刚毛藻Cl.expansa(Mertens)Kuetzing,束生刚毛藻Cl.fascicularis(Mertens exC.Agardh)Kuetzing,细弱刚毛藻Cl.gracilis(Griffiths)Kuetzing,扇枝刚毛藻Cl.Hutchinsioides van den Hoek et Womersley,亮刚毛藻Cl.laetevirens(Dillwyn)Kuetzing,暗色刚毛藻Cl.opaca Sakai,史氏刚毛藻Cl.stimpsonii Harvey,错综根枝藻Rhizoclonium implexum(Dillwyn)Kützing,岸生根枝藻R.riparium(Roth)Kuetzing ex Harvey,待定种5个。分析和总结了我国沿海刚毛藻目物种的分类学特征。通过观察和分析发现,同一物种的分枝数目及排列方式,细胞形状,藻体颜色、质地等形态随着生长环境、年龄呈现较大的变异,而不同部位细胞的大小、长宽比在种内相对保守,可以作为刚毛藻比较可靠的分类鉴定依据。
利用具有高度变异性的ITS序列及相对保守的18S rDNA序列对样品进行了分子鉴定。通过DNA分离纯化、引物设计、PCR扩增、序列测定和分析结果,构建了不同样品的系统树。结果表明ITS序列和18S rDNA序列对不同物种,特别是形态难于鉴定及鉴定错误的样品,能进行明确的归类。结合形态分类学,合并并修正了上述的疑难鉴定。确认了上述31个样品为14种及1变种,结果如下:气生硬毛藻Chaetomorpha aerea(Dillwyn)Kuetzing、短节硬毛藻Ch.brachygonaHarvey、辽东硬毛藻Ch.liaodongensis Luan et Ding、线形硬毛藻Ch.Linum(Müller)Kuetzing、强壮硬毛藻Ch.valida(Hooker et Harvey)Kuetzing、苍白刚毛藻Cladophora albida(Nees)Kuetzing、漂浮刚毛藻Cl.expansa(Mertens)Kuetzing、束生刚毛藻Cl.fascicularis(Mertens ex C.Agardh)Kuetzing、细弱刚毛藻Cl.gracilis(Griffiths)Kuetzing、扇枝刚毛藻Cl.hutchinsioides van den Hoek etWomersley、亮刚毛藻Cl.laetevirens(Dillwyn)Kuetzing、暗色刚毛藻Cl.opacaSakai、史氏刚毛藻Cl.stimpsonii Harvey、岸生根枝藻Rhizoclonium riparium(Roth)Kuetzing ex Harvey和岸生根枝藻变种R.riparium var.implexum(Dillwyn)Rosenvinge。并以此为基础,解决了几种存在争议的物种问题:a.气生硬毛藻和线形硬毛藻的序列差异大,亲缘关系远,为不同物种:b.通过ITS和18S rDNA序列的分析比较,确定岸生根枝藻和错综根枝藻为同一物种,基于形态特征上的差异,错综根枝藻应归为岸生根枝藻的变种:c.漂浮刚毛藻和束生刚毛藻与Cl.Vagabunda在系统树上明显分开,为不同的种。
本论文对不同样品序列的分析和构建的系统树清楚地表明,ITS和18S rDNA序列种间差异明显大于种内差异,18S rDNA序列种内差异0.0％～0.1%,种间差异在0.3%～6.1%;ITS序列种内差异0.0%～1.7%,种间差异4.9%～63.4%,显示出分子方法对刚毛藻目物种的分类鉴定具有重要辅助作用。根据国际DNA条形码的技术标准,这两个序列可以作为其分子条形码对物种进行快速有效的鉴定。
在以ITS和18S rDNA序列为基础构建的系统树中,刚毛藻属、硬毛藻属和根枝藻属等三个属的物种在进化过程中存在相互交叉现象,不是单系起源的。系统树表明:目前这三个属的划分不符合其进化规律。因此,我们建议把这三个属合并成一个属,即最早确立的属——根枝藻属Rhizoclonium Kützing。
作为当前分类学发展的重要组成部分,本文也开展了刚毛藻的实验分类学初步探索。通过室内培养,观察了细弱刚毛藻的生长发育过程。其生活史为同型世代交替,配子体来自不同配子囊的2鞭毛配子结合或单性生殖,发育成孢子体;孢子体放散4鞭毛或2鞭毛的游孢子,发育成配子体。
另外,作为近几年对浒苔研究攻关的一部分内容,本文也较详细地比较了浒苔Enteromorpha prolifera(Müller)J.Agardh和条浒苔E.clathrata(Roth)Greville这两个易混淆种间的形态特征及其变化,验证了ITS序列作为它们种间分子鉴定的有效性,证实浒苔和条浒苔间确实存在遗传差异,应分别为独立的种。