Peridiniella（甲藻门）的形态学与分子生物学研究：一个多系群属

《Phycologia》：Morphological and molecular assessment of Peridiniella (Dinophyceae): a polyphyletic genus

硅藻门分类学修订：Peridiniella属形态与分子系统学研究提出新分类框架

　　在海洋学和藻类分类学领域，研究一种名为 *Peridiniella danica* 的甲藻类生物具有重要的意义。该物种最初由 Paulsen 于 1907 年描述为 *Glenodinium danicum*，但其分类描述在之后的几十年中一直存在争议。直到 1995 年，Okolodkov 和 Dodge 通过改进描述并结合形态学数据，才将该物种重新命名为 *Peridiniella danica*，并将其归入 Cladopyxidaceae 家族。*Peridiniella danica* 与 *Peridiniella sphaeroidea* 以及其他同属物种共享相似的球形细胞结构和表皮板的排列方式，但其具体的分类位置仍存在不确定性。这一不确定性源于其在分子系统学研究中的表现，以及形态学特征未能明确区分其与其他物种的亲缘关系。

近年来，随着分子生物学技术的发展，科学家们开始利用基因序列来探讨甲藻类的分类和进化关系。*Peridiniella* 属的成员，如 *P. danica* 和 *P. sphaeroidea*，在墨西哥沿岸海域中被发现。本研究通过光镜和扫描电镜观察细胞形态，并获取了 LSU 基因（D1–D2 区域）的序列数据，以进一步探讨该属的系统发育关系。研究结果表明，*Peridiniella* 属的物种在分子系统学上呈现出高度的多样性，且其基因序列与同属的其他成员之间的遗传距离较大，超过了 10%。这一发现支持了 *Peridiniella* 属具有多系性（polyphyletic）的结论，即该属中的不同物种可能并不属于同一个进化分支。

为了更好地理解这一分类问题，本研究详细分析了 *Peridiniella danica* 和 *P. sphaeroidea* 的细胞结构，包括表皮板（epithecal plates）和内皮板（hypothecal plates）的排列方式。*Peridiniella danica* 的细胞形状为球形，表皮板的排列与 *P. sphaeroidea* 相似，但其前部的插板（intercalary plates）数量和形态存在差异。具体而言，*P. danica* 拥有三个大小相等的前部插板，这些插板与细胞的前部结构（APC）等距排列，而 *P. catenata* 和 *P. globosa* 则表现出不同的插板大小和排列模式。此外，*P. danica* 的后部插板数量较多，这与 *P. sphaeroidea* 的形态特征有所区别。

从分子系统学的角度来看，*Peridiniella* 属的成员在 LSU 基因序列上的差异较大，表明该属可能由多个不同的进化分支组成。在本研究中，通过构建系统发育树，发现 *P. danica* 的序列与 *Peridiniella* 属的其他成员之间的关系并不紧密，而与一些其他甲藻类，如 *Amphidoma* 和 *Scrippsiella*，表现出一定的亲缘关系。这种现象提示我们，目前 *Peridiniella* 属的分类可能并不准确，需要重新评估其系统发育地位。此外，*P. catenata* 与 *P. globosa* 的基因序列也未能形成明确的单系分支，进一步支持了该属的多系性。

研究还指出，*Peridiniella* 属的细胞结构在形态学上与其他甲藻类有显著的相似之处，例如 *Amphidoma*、*Cladopyxis* 和 *Azadinium* 等。这些物种的细胞形态均呈现出复杂的板状结构，这使得它们在分类学上难以明确归属。然而，它们的细胞形态特征在某些方面存在差异，例如插板的数量、形状以及排列方式。因此，尽管形态学上存在相似性，但分子数据表明它们可能并不属于同一个分类单元。

本研究还发现，*Peridiniella danica* 和 *P. sphaeroidea* 在形态学和分子数据上均表现出一定的相似性，但它们的细胞大小和结构细节有所不同。*P. sphaeroidea* 的细胞较大，约为 30–52 微米，而 *P. danica* 的细胞较小，约为 19–24 微米。此外，*P. sphaeroidea* 的细胞表面具有更明显的网状结构，而 *P. danica* 的细胞表面则较为平滑。这些差异可能反映了它们在进化过程中的分化，也提示我们，即使在形态学相似的情况下，不同物种仍可能具有不同的系统发育地位。

为了更好地理解 *Peridiniella* 属的分类问题，本研究提出了一种新的分类策略，即创建 *Peridiniella sensu stricto*，以特指 *P. sphaeroidea* 和 *P. danica* 这两个形态学和分子数据均较为一致的物种。这一做法有助于减少分类上的混乱，并为后续研究提供更清晰的分类框架。同时，研究也指出，*P. catenata* 和 *P. globosa* 的分类仍需进一步的分子数据支持，因为它们的基因序列与 *Peridiniella* 属的其他成员之间的关系尚不明确。

本研究的样本采集地点位于墨西哥的阿卡普尔科湾和尤卡坦半岛沿海区域。这些地区的海水温度和盐度均处于适宜甲藻类生长的范围内，且研究团队通过使用 20 微米的网具收集了丰富的样本。在样本处理过程中，研究团队采用了多种技术手段，包括固定、过滤、显微镜观察和扫描电镜分析。这些技术不仅帮助研究人员获得了高分辨率的细胞图像，还揭示了细胞表面的微观结构，为分类提供了更详细的依据。

此外，研究团队还利用了单细胞 PCR 技术获取 LSU 基因序列，并通过多种分子系统学分析方法，如贝叶斯推断（Bayesian Inference）和最大似然法（Maximum Likelihood），构建了系统发育树。这些分析结果显示，*Peridiniella* 属的物种在系统发育树上呈现出较为分散的分布，表明其分类可能存在较大的不确定性。相比之下，*P. danica* 和 *P. sphaeroidea* 的序列在系统发育树上表现出一定的聚类趋势，这为它们的分类提供了更有力的支持。

研究还发现，*Peridiniella* 属的细胞在 SEM 图像中表现出独特的板状结构，这些结构不仅包括前部和后部的插板，还包括一些特殊的特征，如前部的 x 板和后部的插板。这些板状结构在形态学上与其他甲藻类有显著差异，进一步支持了 *Peridiniella* 属的多系性。然而，这些结构的细节仍然需要更深入的研究，以确定它们在系统发育中的具体作用。

综上所述，本研究通过对 *Peridiniella danica* 和 *P. sphaeroidea* 的形态学和分子数据的综合分析，揭示了该属在分类学上的复杂性。研究结果表明，*Peridiniella* 属的多系性是其分类混乱的主要原因，而 *P. danica* 和 *P. sphaeroidea* 的形态学和分子数据较为一致，因此应被归入 *Peridiniella sensu stricto*。这一分类建议有助于更准确地理解该属的系统发育关系，并为未来的分类学研究提供新的方向。同时，研究也强调了对 *P. catenata* 和 *P. globosa* 进行进一步分类研究的必要性，因为它们的分类地位仍存在不确定性。