东亚地区鹿角珊瑚属物种新发现:重新界定Acropora aff. divaricata和Acropora cf. solitaryensis
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为明确Acropora aff. divaricata和Acropora cf. solitaryensis的物种界限,研究人员进行多方面分析,得出新结论助力珊瑚保护。
在神秘的海洋世界里,珊瑚就像一座座色彩斑斓的海底城堡,不仅构建出奇妙的生态环境,还对海洋生态平衡起着至关重要的作用。然而,在人类活动与气候变化的双重夹击下,珊瑚正面临着前所未有的生存危机。全球海水温度不断攀升,超过了珊瑚生存的临界阈值,致使大量珊瑚礁退化。
在众多珊瑚种类中,石珊瑚目(Scleractinia)的分类和保护工作困难重重。该目包含 1698 种珊瑚,它们形态多样,基因鉴定也颇具挑战,这使得珊瑚保护规划变得复杂。鹿角珊瑚属(Acropora)便是其中的典型代表,约 400 种的名义物种,其形态特征在种内和种间差异极大,传统的基于骨骼特征的分类方法难以准确区分物种。
Acropora aff. divaricata和Acropora cf. solitaryensis同属鹿角珊瑚属的divaricata物种群,过去基于形态学难以准确界定它们的物种界限,其地理分布和分类地位存在诸多争议。为了解决这些问题,来自中国台湾师范大学、中国科学院台湾生物多样性研究中心等机构的研究人员开展了深入研究,相关成果发表在《Scientific Reports》上。
研究人员采用了多种关键技术方法。在样本采集方面,从 2013 年至 2023 年,通过潜水在台湾、日本等地采集Acropora cf. solitaryensis样本,2016 年还从澳大利亚的 Solitary Island 采集了样本,同时采集了其他相关珊瑚物种作为对照。在分子分析层面,提取样本的总基因组 DNA,选取线粒体控制区(mtCR)、核小胶原蛋白基因内含子(MC)、核基因 Exon 4706(4706)和外质膜钙转运 ATP 酶(PMCA)这 4 个遗传标记进行聚合酶链反应(PCR),进而获取 DNA 序列用于系统发育分析。在形态分析上,通过拍照和显微镜观察获取珊瑚骨骼的形态特征,并进行测量和统计分析。
研究结果主要体现在以下几个方面:
- DNA 序列变异:对采集的样本进行测序,并结合已发表的序列,分析发现核基因组来源的标记比线粒体控制区(mtCR)具有更高比例的系统发育信息位点。
- 分子系统发育推断和物种界定:构建的系统发育树显示,存在三个主要分支,分别对应A. divaricata(分支 I)、A. solitaryensis(分支 II)和A. japonica/tumida(分支 III)。物种界定分析也确认了这三个主要分支,A. aff. divaricata和A. cf. solitaryensis各自形成独立的进化分支。
- 形态差异:A. aff. divaricata和A. cf. solitaryensis在骨骼结构上有相似之处,但通过群体生长形式可以区分它们。A. cf. solitaryensis主要呈实心板状(PL)生长,而A. aff. divaricata主要为树状(AR)生长。此外,二者在分支宽度和轴珊瑚体直径等形态测量特征上也存在显著差异。
研究结论和讨论部分指出,该研究利用多基因座系统发育方法和形态测量,明确了Acropora cf. solitaryensis不同生长形式代表不同物种。A. aff. divaricata分布在台湾东南部热带珊瑚礁到日本四国高纬度温带非珊瑚礁群落;A. cf. solitaryensis主要分布在台湾北部、澎湖列岛以及日本的亚热带非珊瑚礁群落。这种分布模式表明,在研究鹿角珊瑚属的分类和系统学时,需要重新考虑生物地理采样的重要性,以及黑潮对珊瑚生物地理格局的影响。同时,对于东亚地区珊瑚向极地迁移和范围扩张的现象,也需要谨慎解读。
从分类学角度来看,A. cf. solitaryensis和A. aff. divaricata存在分类复杂性,未来可能需要修订。而本研究成果为在野外和实验室区分这两个物种建立了诊断框架,也为重新审视气候变化下鹿角珊瑚属物种向极地迁移和范围扩张的假设提供了良好范例,对珊瑚保护策略的制定具有重要意义,有助于更精准地保护珊瑚及其生态系统。