《Phycology》：A New Genus of Filamentous Cyanobacteria, Dgebuadzia, from a Volcanic Lake in Northern Mongolia
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本研究分析了蒙古Terkhiin-Tsagaan火山湖中细丝状蓝藻的多样性。研究人员从该湖底栖样品中分离并鉴定出两株菌株。通过光学显微镜观察、16S rRNA基因序列系统发育分析以及16S–23S ITS螺旋二级结构检查，研究人员描述了一个新属Dgebuadz
本研究分析了蒙古Terkhiin-Tsagaan火山湖中细丝状蓝藻的多样性。研究人员从该湖底栖样品中分离并鉴定出两株菌株。通过光学显微镜观察、16S rRNA基因序列系统发育分析以及16S–23S ITS螺旋二级结构检查，研究人员描述了一个新属Dgebuadzia和一个新种Dgebuadzia mongoliensis。该新属与Phormidesmis属的16S rRNA基因相似性低于属级阈值（与P. mollis NIES-2126为89.5%；与非mollis类Phormidesmis物种最低为94.19%），且两株菌株形成了支持度良好的单系分支（BI/ML = 1/100），与所分析的其他Leptolyngbyaceae成员均不相同。此外，两株菌株在Box-B和V3螺旋的二级结构上也与Phormidesmis存在差异。新属与P. arctica亲缘关系密切，后者原始描述在命名法上无效，因此无法正式转移，但其系统发育位置归属于Dgebuadzia谱系。本研究数据有助于加深对细丝状蓝藻多样性的认识，并拓展了当前对蒙古火山湖藻类区系的认知。
细丝状蓝藻新属Dgebuadzia的发现：来自蒙古火山湖的系统学与多样性研究解读
一、研究背景与科学问题
蓝藻（Cyanobacteria）中形态简单、丝状体纤细（宽度小于3.5 μm）、不运动、具壁式类囊体及兼性鞘的一类类群，其分类学长期处于快速变动之中。早期分类体系中，此类蓝藻被统一归入Phormidium属。1988年，Anagnostidis与Komárek将丝状体宽度小于3.5 μm的类群重新划分为Leptolyngbya属。随着分子方法在蓝藻系统学中的广泛应用，Leptolyngbya被证实为多系类群，由此引发了大规模的分类修订。自2009年至2026年间，已有28个新属被相继描述，包括Phormidesmis、Tapinothrix、Alkalinema、Stenomitos、Leptodesmis等，以容纳该隐藏的分子多样性。这些缺乏显著形态特征的Leptolyngbyales目成员，主要依据16S系统发育、遗传相似性（通常与姊妹类群间为93%–95.2%）以及ITS间隔区二级结构加以区分。
蒙古湖泊藻类研究始于20世纪初，但以往研究仅基于形态学数据，大量细丝状蓝藻被归入广义的Leptolyngbya属。蒙古水体中唯一一项蓝藻分子研究于2023年在库苏古尔湖开展，结果显示细丝状蓝藻占蓝藻系统型总数的28%至87%。Terkhiin-Tsagaan湖是蒙古中部杭爱山脉海拔最高的湖泊（海拔2060米），由火山熔岩堵塞Terkh河形成，属寡营养湖泊。此前对该湖物种丰富度的评估仅基于形态学手段，仅记录到9个蓝藻分类单元，实际物种多样性很可能被低估。因此，采用多相分类方法（polyphasic approach）对该湖细丝状蓝藻进行分子层面的系统学研究，对于拓展蒙古蓝藻分子多样性认知具有重要意义。
二、研究内容与主要技术方法
研究人员于2024年7月在蒙古Terkhiin-Tsagaan湖进行采样，从岩石、生物膜和沙质底泥中采集底栖样品。通过光学显微镜（LM）观察形态特征，利用Chelex100树脂提取DNA，以27F和23S30R引物扩增16S rRNA基因及ITS间隔区，并采用内部引物783F和781R进行测序。系统发育分析采用贝叶斯推断（BI）和最大似然法（ML），16S rRNA数据集包含Leptolyngbyaceae科24个属共128条序列（1466 bp），以Gloeobacter属3条序列为外群；ITS数据集包含54条序列（725 bp）。遗传距离分析使用MEGA11软件的最大复合似然模型。ITS螺旋二级结构通过RNAfold网络服务器预测，tRNA基因通过ARAGORN软件识别。
三、研究结果
3.1 分类单元描述
研究人员建立了蓝藻纲（Cyanophyceae）、细丝蓝藻目（Leptolyngbyales）、细丝蓝藻科（Leptolyngbyaceae）下的新属Dgebuadzia gen. nov.，以纪念俄罗斯科学院院士Yu. Yu. Dgebuadze对蒙古水体生态系统研究的杰出贡献。该属丝状体单生或聚集成簇或缠绕成席，直或弯曲，横壁处缢缩，鞘幼时薄而无色，老培养物（>10周）中更明显。细胞圆柱形至桶形，顶端细胞圆形无帽状体，细胞内通常含有颗粒体。新属在形态上与Leptolyngbyaceae多个属难以区分，主要依据分子特征界定：与Phormidesmis属的16S rRNA序列平均相似性低于94.5%属级划分阈值，形成支持度良好的单系分支（BI/ML = 1/100），且ITS区Box-B和V3螺旋二级结构存在差异。
新种Dgebuadzia mongoliensis sp. nov.的丝状体直、弯曲或折曲，液体培养中缠绕。细胞宽1.5–2.0 μm（平均1.5 ± 0.22 μm），长1.3–3.5 μm（平均2.3 ± 0.57 μm），长大于宽或等径。70%的细胞（n = 50）在细胞壁附近有1–2个颗粒体。模式菌株为CBMCmnp505，副模式菌株为CBMCmnp508，GenBank序列号为QB082894和QB082895。模式产地为Terkhiin-Tsagaan湖南岸（48.150805° N, 99.754953° E），分离自pH 8.3、温度12.9 °C、电导率300 μS·cm?1的上石生生物膜样品。
3.2 形态学
Dgebuadzia mongoliensis具有Leptolyngbyaceae科典型的简单形态。与近缘Phormidesmis属物种相比，最显著的形态差异是细胞壁附近存在两个小颗粒体。然而，颗粒体的存在可能具有菌株特异性，在野外条件下难以作为可靠的鉴别特征。
3.3 分子系统发育
基于16S rRNA基因的系统发育分析显示，Phormidesmis属呈现多系性，分为两个分支：一支包含P. nigrescens、P. priestleyi和P. communis（BI支持度1/94），另一支仅含P. mollis（BI/ML = 1/100）。Dgebuadzia mongoliensis两株菌形成最大支持度分支（1/100），并与两株Phormidesmis arctica菌株构成BI支持度为0.99的分支，与“Leptolyngbyaceae cyanobacterium”GSE-TBD-MK9-06B及除P. mollis外的Phormidesmis分支呈姊妹关系。
遗传距离分析显示，种内、种间和属间遗传距离通常分别为0–0.7%、1.9–3.7%和6.4–7.8%。Dgebuadzia mongoliensis两株菌间16S rRNA序列相似性为100%。与P. arctica的平均相似性为96.21%，低于98.65%的种间阈值但高于94.5%的属间阈值，表明二者为同属不同种。然而，P. arctica原始描述因缺乏主模式标本引用且培养物未保存而命名法无效，无法正式转移至Dgebuadzia属。Dgebuadzia mongoliensis与除P. mollis外的Phormidesmis模式菌株相似性为94.19%–94.69%，与P. mollis NIES-2126的相似性仅为89.5%。值得注意的是，P. mollis与其他Phormidesmis物种间的相似性仅为89.95%–91.01%，远低于94.5%的属间阈值，且二者在系统发育树上形成两个独立分支，高度提示P. mollis与其他Phormidesmis物种可能构成不同属。
3.4 ITS二级结构分析
两株菌的16S–23S ITS间隔区均为584个核苷酸，G+C含量均为46.1%，各含两个tRNA基因（tRNA-Ile和tRNA-Ala）。D1-D1′螺旋长度在63–98 nt之间变化，所有Phormidesmis和Dgebuadzia菌株具有相同的基部茎结构（GACCU-AGGUC），但Dgebuadzia mongoliensis在位置61处为U而非C。Box-B螺旋长度为32–47 nt，Dgebuadzia mongoliensis具有独特的大型基部环。V3螺旋中，Phormidesmis和Dgebuadzia菌株的基部茎和环相同，但其余结构存在一致性差异；P. mollis的V3螺旋显著更短且第二个环中多一个G。
四、讨论与结论
Dgebuadzia属的建立得到多方面证据支持：与Phormidesmis mollis NIES-2126的16S rRNA相似性为89.5%，与除P. mollis外的Phormidesmis属最低相似性为94.19%（P. communis AB 11 10），系统发育上形成独立且支持度良好的单系分支（BI/ML = 1/100），ITS系统发育树上分离，ITS螺旋二级结构存在差异，以及形态和生态特征的结合。形态特征和ITS二级结构虽具辅助价值，但单独不足以界定Leptolyngbyaceae的属级分类单元。
本研究的局限性包括：P. arctica因命名法无效而无法正式转移至新属，但其系统发育位置归属于Dgebuadzia谱系，对界定该属的遗传广度仍具参考价值。此外，Phormidesmis属的模式种P. mollis仅有参考序列而无公共数据库中的模式菌株序列，现有序列与其他Phormidesmis物种形成遗传距离显著的分支。因此，Phormidesmis属需要进行全面的分类修订，包括P. mollis的模式指定和更广泛的分类采样。未来研究将有助于确定新属的多样性及其地理分布格局。
