西北太平洋新种卷曲带线虫（Desmoscolex curuvus sp. nov.）的发现及其唇区超微结构对物种界定的启示

《Taxonomy》：A New Species of Desmoscolex (Nematoda: Desmoscolecidae) from the Northwestern Pacific and Its Implications for Lip-Region Ultrastructure in Species Delimitation

本研究报道了在韩国珍岛近海潮下带泥质沉积物中发现的一个带线虫新种——卷曲带线虫（Desmoscolex curuvus sp. nov.）。通过高分辨率扫描电镜（SEM）首次揭示了其唇区由结节状膜和六片碎片状膜结构组成的独特超微构造，为形态保守的带线虫属提供了关键的物种界定新证据，凸显了西北太平洋海域的隐蔽生物多样性。

　　

引言

带线虫属（Desmoscolex）亚属Desmoscolex (Desmoscolex)以其极高的物种多样性（约105–112个已描述种）和广泛的生物地理分布而闻名。该亚属成员具有独特的形态特征，即一系列环绕全身的厚主环，使其成为最易识别的线虫类群之一。尽管外形醒目，可用于分类评估的外部特征却相对有限。厚而不透明的主环遮蔽了内部器官，限制了对额外诊断特征的获取。因此，物种水平的鉴定很大程度上依赖于有限的形态性状，包括主环数量、体刚毛模式、头部形状、化感器形态，尤其是头刚毛的结构。雄性和雌性生殖系统以及唇区等前部感觉器官的详细形态，可能为解决该类群的分类学问题提供更多信息性特征。然而，厚主环通常阻碍了对内部生殖结构的观察，而前部感觉结构极其精细复杂，使得高分辨率扫描电镜（SEM）观察成为详细研究它们的必备手段。这些挑战导致了带线虫研究在经历了1970年代和1980年代的活跃期后，陷入了一段较长的停滞期。近期的研究重新激发了对该类群的兴趣，并将其研究范围扩展到了历史上研究不足的西北太平洋地区。尽管如此，我们对物种丰富度和形态变异性的理解仍存在巨大空白。值得注意的是，朝鲜半岛周边的潮下带泥质栖息地——尤其是西海岸广阔的潮滩——很可能蕴藏着大量尚未被探索的小型底栖动物多样性。

材料与方法

研究区域栖息地特征

珍岛是位于韩国西海岸最南缘的一个大岛，拥有广阔的泥滩和由众多周边小岛形成的发达里亚式海岸线，这些岛屿提供了良好的遮蔽条件。这些受保护的环境促进了密集型水产养殖的发展，特别是褐藻和鲍鱼养殖，这反过来又增加了周边水域的营养盐和有机物输入。此外，该区域潮差大，潮汐流强，从海床再悬浮细泥和有机物质，并维持水体持续的浑浊度。其结果是，富含营养盐和有机物的颗粒活跃循环，光线穿透率低，形成了特有的昏暗且富含有机物的底栖栖息地。

野外采样与样品处理

底质沉积物于2025年5月21日低潮时从珍岛周边小岛之一的琴湖岛附近潮下带（水深约3.5米）采集。采样期间底层水温为17.0–17.4 °C，盐度为33‰。使用范维恩抓斗从当地渔船上投放采集沉积物，样品为暗灰色粉砂质泥，夹杂着粗砂斑块和丰富的贝壳碎屑。样品经过清洗以提取小型底栖动物，其中包括桡足类（Copepoda）、动吻虫（Kinorhyncha）和大量细长线虫等多种类群。在野外，沉积物用淡水短暂冲洗（少于一分钟）以诱导渗透休克，然后通过67 μm网筛过滤以保留小型底栖动物部分。材料立即用5%福尔马林固定。通过温和倾析去除粗碎屑，剩余的小型底栖动物采用Ludox HS-40（杜邦公司）胶体硅浮选法分离。带线虫标本是在高倍镜下使用LEICA M205 C立体显微镜（莱卡公司）从混合的小型底栖动物群中手工挑选出来的。用于形态学检查的单个线虫按照Seinhorst慢速脱水技术转移到无水甘油中，然后在HS载玻片上用纯甘油封介于两片盖玻片之间，并用石蜡密封以制作永久参考玻片。所有凭证玻片均标有唯一标本代码，并存放在韩国海洋科学技术院（KIOST）东海研究所和韩国海洋生物多样性研究所（MABIK）的受控实验室条件下。模式标本存放的具体细节见材料检查部分。

DIC和SEM形态学检查

使用配备LEICA K5C彩色CMOS相机（莱卡公司）的LEICA DM2500 LED显微镜进行观察和拍照，图像质量在Adobe Photoshop 2023（Adobe公司）中进行优化。线条图是在奥林巴斯BX53显微镜（奥林巴斯公司）上使用100倍油镜，借助描绘管在诺马斯基微分干涉相差（DIC）下绘制的。最终插图是通过在Wacom Cintiq 22数位板（Wacom公司）上数字化追踪原始铅笔草图，并在Adobe Illustrator 2023（Adobe公司）中完成的。形态测量使用配备cellSens Standard v1.16软件的奥林巴斯BX53显微镜（奥林巴斯公司）进行。对于SEM，标本用蒸馏水冲洗三次以去除残留固定剂，脱水后使用Eyela FDU-1200冷冻干燥机（EYELA公司）进行冷冻干燥。干燥的个体用精细解剖针固定在铝桩上，使用CT-1000离子溅射仪（ETS公司）喷金，并使用IM-300S扫描电子显微镜（ETS公司）进行检查。特别关注头部区域，以记录与物种水平诊断相关的超微结构细节。

结果

系统学记述

卷曲带线虫（Desmoscolex (Desmoscolex) curuvus sp. nov.）新种的主要鉴别特征包括：身体由17个主环构成；典型的9/8体刚毛排列模式（背亚侧刚毛9对，腹亚侧刚毛8对）；背亚侧刚毛远端略膨大且中空；头部卵圆形，外来物质向两侧延伸最远；化感器窝圆形、肿胀，局限于头区内；唇区由结节状膜和六片碎片状膜结构形成圆形隆起；头刚毛宽阔，内含纤细中央管，两侧具膜状延伸；尾端环强烈向腹面弯曲。雌性表现出明显的性二型性，包括第13主环上具有一对背刚毛（而非背亚侧刚毛），以及更厚的尾端环（雄性尾端环最大宽度25–26 μm，雌性24–31 μm）。

模式产地与材料

模式产地为韩国珍岛琴湖岛附近的潮下带（北纬34°25′28.9″，东经126°23′7.28″），低潮时水深约3.5米，于2025年5月21日使用范维恩抓斗采集。沉积物为暗灰色粉砂质泥，夹杂粗砂斑块和丰富贝壳碎屑。共检查了1个正模和18个副模。正模（成年雄性，MABIK NA00158862）保存在韩国海洋生物多样性研究所（MABIK）。副模系列包括3个雄性（KIOST NEM-1-2902 至 KIOST NEM-1-2904）和15个雌性（KIOST NEM-1-2905 至 KIOST NEM-1-2919），全部保存在韩国海洋科学技术院（KIOST）东海研究所的海洋线虫生物资源库（BRBMN）中。

种名词源

种加词"curuvus"源于拉丁语"curvus"（弯曲的）。形式"curuvus"有意从原始拉丁词根改编而来，旨在提供一个独特且悦耳的种名，同时指代尾端环显著的腹面弯曲形态。

描述

雄性个体粗壮，向两端略微变细，由17个清晰的主环构成。每个主环由粗糙的外来颗粒和细颗粒物质组成。主环之间由包含2–4个次生环的间区分隔，这些次生环在侧面表达微弱或发育不良。体刚毛排列遵循17环带线虫的典型模式。背亚侧和腹亚侧刚毛整体形状相似但长度不同。背亚侧刚毛基部宽阔，向远端逐渐变细，在DIC下可见远端略微膨大且中空，但此特征在SEM下不可见。所有背亚侧刚毛长度相近，仅末端一对稍长。腹亚侧刚毛则无任何远端膨大或中空外观，比背亚侧刚毛短，且沿身体长度相对均匀。头部卵圆形，大部分被细至粗的外来颗粒覆盖，仅化感器区和前部唇区除外。化感器窝圆形，局限于头区内。在前端，唇区形成一个圆形隆起。SEM下，六片薄的结节状膜部分张开（向外翻卷）形成一个外缘，划分出六个扇区（两个背侧、两个腹亚侧、两个侧部）。外缘内部下陷，每个扇区具有一个不规则的碎片状膜结构。这六个碎片状结构向口孔汇聚，共同形成一个独特的六角星形构型。四根头刚毛插入在唇区基部，相对宽阔，内含纤细中央管（长8–11 μm）。中央管两侧各有一层薄膜（宽约2 μm）沿刚毛全长延伸，使其呈现略微扁平的叶片状外观。咽部圆柱形，延伸至第二主环水平，此处为咽肠连接处。肠向后延伸至第15主环水平。一对眼点位于第三主环水平。单个直伸的精巢起始于生发区，延续至包含小型精母细胞的精囊，然后进入细颗粒状的输精管。交合刺长32–38 μm，向远端变细成锐尖，向近端变为略微加宽的基冠。未观察到引带。泄殖腔管在第15主环水平向后突出。尾部由第16和第17主环构成，末端环形成圆锥形结构，强烈向腹面弯曲。其远端有一个明显的纺锤体，长约4 μm，呈喙状。

雌性在大多数外部特征上与雄性相似，但体中段明显更肿胀，这反映在身体比率a值（体长/最大体宽）上：雄性a值为7.2，而雌性显著较低，为5.5。主环、次生环、头部形状、化感器窝和头刚毛与雄性相似。头部腹面观显示外来物质向两侧的延伸远多于背侧或腹侧。在主环部分破裂的区域下方，暴露出一横排桩状结构。唇区由结节状膜构成，被碎片状膜结构划分为六个扇区（一个背侧、四个亚侧部、一个腹侧）。体刚毛的排列和形态与雄性相似，但在第13主环上，存在一对明显的背刚毛（而非背亚侧刚毛），显示出性二型性。生殖系统为双宫型-对伸型，具有两个直伸的卵巢，每个卵巢包含数个未成熟卵母细胞分支。阴门位于第10和第11主环间区的中部，大约在体长的49–54%处。肛管与雄性一样，在第15主环水平向后突出。尾端环强烈向腹面弯曲，远端具有明显的纺锤体，但与雄性相比明显更厚、更粗壮。

种间鉴别与种内变异

卷曲带线虫新种与刺状带线虫（D. (D.) spinosus）最为相似，共享多个关键特征，但新种完全缺乏刺状带线虫所具有的裸露前区上的三横排细刺和六根刚毛状乳突。此外，新种表现出明显的性二型性（雌性第13环背刚毛和更厚的尾端环），而刺状带线虫无明显性二型。新种也与近期报道的韩国同属种球头带线虫（D. (D.) globiceps）和卵形头带线虫（D. (D.) ovaliceps）相似，但在体刚毛模式、头部形状、头刚毛膜结构、唇区隆起以及尾端环形态和厚度上存在显著差异。种内变异主要在一雄性副模中观察到，包括出现额外的部分环和体刚毛，但雌性副模中未发现重大偏差，表明该物种的种内变异有限，主要表现为雄性体刚毛模式和主环构型的细微偏差。

讨论

头刚毛作为诊断特征的局限性

头刚毛形态被广泛认为是区分带线虫亚属内物种的最具信息性的特征之一。然而，在本研究中，卷曲带线虫新种的头刚毛与刺状带线虫的头刚毛几乎无法区分，使得仅凭此特征难以区分这两个物种。这一局限性强调了需要检查额外的、更精细的诊断结构——尤其是唇区结构——的必要性。

唇区超微结构的解读

通过对1雄6雌进行SEM观察，揭示了唇区的复杂形态。雄性标本唇区处于"开放"状态，结节状膜外翻，划分出六个扇区，各具一碎片状膜结构。所有雌性标本唇区则处于"闭合"状态，结节状膜形成圆形隆起。虽然两性均观察到碎片状膜结构，但其形态和位置存在差异：雄性的结构不规则，汇聚成六角星形；雌性的结构则呈三角形分化，形成六边形或六角星形轮廓。由于开放和闭合状态未在两性中同时出现，无法直接比较以推断性二型性，也使得这些结构的同源性判断存在挑战。雄性唇区结构与卡梅伦带线虫（D. (Desmolorenzenia) camerunensis）有某种程度的相似性，后者每个扇区具一弯向口孔的唇刚毛，这或许暗示新种雄性的碎片状膜结构可能是唇刚毛的修饰形式。尽管带线虫属内唇刚毛形态多样，但迄今未见其性二型性的报道。

带线虫唇区多样性的现有认知

目前，在带线虫亚属中，仅有9个物种拥有基于SEM的详细唇区描述，若包括Desmolorenzenia亚属，则总数增至11种。已描述的形态表现出显著 divergent 的结构模式，其变异程度远超过历史上对这个形态保守属的认知。卷曲带线虫新种所呈现的构型是另一种明显分化的模式，为这个仍然有限但正在扩大的知识体系增添了重要的新比较数据。

唇区超微结构的分类学意义

尽管现有材料不足以确定唇区特征能否作为稳定的物种水平诊断特征，但目前已记录到的巨大多样性表明这些结构可能具有重要的分类学潜力。卷曲带线虫新种新发现的唇区形态，明显不同于所有先前描述的构型，进一步扩大了该属已知的变异范围。这些发现共同强调需要重新评估唇区形态在带线虫亚属内的分类学相关性。唇区超微结构——一个 largely 被忽视的形态方面——很可能代表了一个隐蔽但信息丰富的变异来源，可能最终有助于提高物种界限的分辨率，并为理解这个形态受限谱系内的进化模式提供见解。未来的研究需要结合更广泛的物种采样和系统的高分辨率SEM分析，以全面评估这些结构的系统发育、诊断和进化意义。

结论

基于独特的体环、头部和唇区特征组合，卷曲带线虫（Desmoscolex (Desmoscolex) curuvus sp. nov.）被确立为一个新种。尽管其表面与刺状带线虫相似，但新种因完全缺乏细刺横排和刚毛状乳突，以及雌性在第13主环背刚毛位置和尾端环厚度上的明显性二型性而得以明确区分。高分辨率SEM观察揭示了一种前所未有的唇区构型，从而扩大了目前已知有限但高度多样的带线虫亚属唇区形态集合。这些超微结构特征提供了宝贵的诊断信息，并表明带线虫关键的种间差异可能集中在精细的唇区结构上，而非传统的体刚毛或头刚毛等外部性状。总之，本研究拓宽了西北太平洋带线虫的已知形态多样性，并强调了持续进行超微结构分析对于完善物种界限和揭示这个分类学挑战性类群中隐藏的形态复杂性的重要性。