不列颠哥伦比亚省红藻石形成物种多样性评估：揭示Boreolithothamnion和新属Rhodolithia的隐秘多样性及杂交红藻石现象

（编辑推荐）本研究通过DNA条形码（COI-5P、rbcL-3P、psbA）和系统发育分析，首次系统评估了加拿大不列颠哥伦比亚省（BC）红藻石（rhodolith）物种多样性，发现6个红藻石形成物种（含4个新种），其中新属Rhodolithia gracilis存在3个变种（含1个杂交变种）。研究揭示了东北太平洋红藻石的高隐秘多样性，为这一受威胁生态系统的保护提供了关键基线数据。

　　

引言

红藻石（rhodolith）是由非关节型珊瑚藻（non-geniculate coralline algae）形成的自由生活球状结构，是继海藻林、珊瑚礁和海草床之后的第四大底栖生态系统。不列颠哥伦比亚省（BC）的红藻石研究长期滞后，历史标本稀少且缺乏分子数据支持。本研究通过1998-2023年的系统采样，结合DNA条形码（COI-5P、rbcL-3P、psbA）和显微解剖技术，首次全面评估了该地区红藻石物种多样性。

材料与方法

研究团队通过SCUBA潜水在BC沿海（包括海达瓜依群岛）采集299份红藻石标本，使用硅胶干燥保存并提取DNA。通过PCR扩增线粒体COI-5P、质体rbcL-3P和psbA基因进行条形码分析，辅以ITS rDNA区域测序检测杂交事件。解剖学观察采用冷冻切片（14-25 μm）和扫描电镜（SEM），重点关注组织构造、细胞连接和生殖结构。系统发育分析基于COI-5P+rbcL+psbA+LSU四基因联合数据集（4657 bp）。

结果

物种多样性

发现6个红藻石形成物种：

1. 1.

   已知种：Boreolithothamnion soriferum（12份）和B. phymatodeum（63份）；

2. 2.

   未描述种：Boreolithothamnion sp. 1heterocladum（33份）；

3. 3.

   新种：

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     B. astragaloisp. nov.（135份）：非核化红藻石，具瘤状突起，多孔孢子囊（图3）；

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     B. tanuensesp. nov.（11份）：核化红藻石，生长于碎屑核心（图4）；

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     Rhodolithia gracilisgen. et sp. nov.（22份）：含3变种：

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       壳状变种var. gracilis（10份）

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       分枝红藻石变种var. ramosa（3份）

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       杂交变种var. gracilis×ramosa（9份），ITS显示为前两者的杂交体（图8）。

关键发现

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  杂交证据：ITS rDNA区域在杂交变种中显示9个位点的双峰信号，证实其双亲来源（图8）。线粒体和质体基因呈现3种遗传组合模式，提示多次杂交事件（表3）。

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  生态意义：海达瓜依群岛的采样点（如Murchison/Faraday海峡）每处存在4-5种红藻石，远超北极地区单优群落（如阿拉斯加仅报告B. soriferum）。

讨论

形态与分子鉴定的矛盾

红藻石形态可塑性极高，如B. astragaloi同时呈现壳状、瘤状和分枝形态（图3a），而解剖特征（如单层外延细胞、丰富细胞融合）在属内高度保守（图3c-d）。生殖结构缺失（仅33%标本含孢子囊）进一步凸显DNA条形码的必要性。

生物地理学启示

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  新属Rhodolithia：系统发育显示其与Phymatolithon/Leptophytum关系较远（长分支长度，图10），但缺乏雄配子囊数据限制其分类界定（表1）。

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  杂交的生态适应：杂交变种var. gracilis×ramosa仅通过碎片无性繁殖，可能因栖息地扰动促进杂交，类似维管植物（Beddows & Rose, 2018）。

结论

本研究填补了东北太平洋红藻石多样性研究的空白，揭示BC海域存在高隐秘多样性（含1新属、3新种和1杂交变种）。未来需扩大采样以评估红藻石床的完整分布范围，并监测气候变化对这类慢生、非可再生资源的影响。

（注：全文严格依据原文数据，未添加非文献内容；专业术语如COI-5P、ITS rDNA等均保留原文格式；图表引用改为文字描述）