分类学冲突的解决:英国和爱尔兰Ceramium cimbricum群部分皮层物种的整合分类与maerl附生新种描述

《Phycologia》:Resolving the conflicts: the Ceramium cimbricum group of partially corticated species in Britain and Ireland

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年11月05日 来源:Phycologia 1.9

编辑推荐:

  英国和爱尔兰的Ceramiales(红藻目)植物区系由Maggs与Hommersand于1993年发表,其中鉴定了15种Ceramium(紫菜属)植物。其中,C. cimbricum(一种部分皮层物种)具有特别混乱的命名历史,后来发现其基于一组异质的采集标本。

  
英国和爱尔兰的Ceramiales(红藻目)植物区系由Maggs与Hommersand于1993年发表,其中鉴定了15种Ceramium(紫菜属)植物。其中,C. cimbricum(一种部分皮层物种)具有特别混乱的命名历史,后来发现其基于一组异质的采集标本。极端的形态可塑性掩盖了潜在的鉴别特征。研究人员利用质体DNA限制性片段长度多态性(restriction fragment length polymorphisms, RFLP)、形态学和生物学杂交实验,将最大的标本鉴定为Harvey的‘Ceramium diaphanum Roth’(一个不合法的名称,因Conferva diaphana (Lightfoot) Roth而无效)。基于rbcL(核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶大亚基基因)序列的系统发育分析和物种界定方法表明,该物种的有效名称为Ceramium polyceras (Kützing) Zanardini,最初描述于亚得里亚海。两个较小的实体可通过RFLP分析区分,但在发表C. cimbricum的模式序列之前一直是个谜。来自Donegal的原始‘C. cimbricum’采集之一代表了真正的C. cimbricum,最近在多塞特海岸以下采集。研究人员仅拥有另一种小型大型藻类(采集于Donegal的被囊动物上)的一个样本、培养物和DNA序列,且20多年来重新采集的尝试均不成功。最终,研究人员发现它与英国、爱尔兰和法国maerl床(珊瑚藻砾石床)群落中的一种特征性微型Ceramium种类同种。这种maerl附生植物与真正的C. cimbricum关系密切,由3%的rbcL分歧隔开,在此被描述为Ceramium ruenessianum sp. nov.(新种)。这进一步证明了maerl床的生物多样性以及鉴定小型隐蔽物种(cryptic species)的困难。
紫菜属(Ceramium)是红藻门(Rhodophyta)仙菜科(Ceramiaceae)中的重要类群,历史上长期陷入分类学混乱。早期分子分析虽已分离出部分形态几乎不可辨的物种,但Ceramium cimbricum的命名史尤为曲折。Maggs与Hommersand于1993年系统整理英国和爱尔兰Ceramiales(红藻目)植物区系时,将15个物种归入该属,其中C. cimbricum表现出极宽的形态变异与极少鉴别特征。后续质体DNA限制性片段长度多态性(RFLP)分析证实,该定义实际上至少涵盖三个独立物种。同时,Harvey命名的‘Ceramium diaphanum Roth’因晚出于C. diaphanum (Lightfoot) Roth而成为不合法名称;而源自挪威奥斯陆、长期被误作C. cimbricum的培养物,实为来自太平洋的外来种Campylaephora sungminbooi。这些因素交织在一起,使得英国和爱尔兰该物种群的分类学问题迟迟无法解决。因此,厘清这三种部分皮层、无刺Ceramium物种的真实身份与有效名称,成为本研究的核心任务。

研究人员通过整合野外形态学观察、实验室培养杂交以及多基因分子系统学手段,对采集自英国、爱尔兰和法国多个潮下带及maerl床(珊瑚藻砾石床)群落的样本展开综合研究。研究得出以下核心结论:此前被Ward鉴定为C. diaphanum sensu Harvey的大型规则分枝物种,其有效名称应为Ceramium polyceras (Kützing) Zanardini;源自爱尔兰Donegal的一种较小实体经与丹麦选模式标本(lectotype)比对,确认为真正的C. cimbricum;而另一种长期未知的微小类群,实为广泛附生于maerl床的优势微型藻类,被正式描述为新种Ceramium ruenessianum sp. nov.。该研究不仅终结了困扰学界多年的命名学争议,也为maerl床生物多样性的保护提供了关键分类学依据,深刻揭示了形态可塑性对小型隐蔽物种(cryptic species)鉴定的干扰。

研究人员综合运用多项关键技术。样本队列来自英国和爱尔兰的多个maerl床(如Galway Bay、Kilkieran Bay、Milford Haven、Falmouth)以及Donegal、Dorset的潮下带生境,另包括法国Roscoff与Brest海域的样本。主要方法包括:基于质体基因组的RFLP分析;rbcL(核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶大亚基基因)的聚合酶链式反应(PCR)扩增与测序;利用IQ-TREE 2执行最大似然法(ML)分析,MrBayes执行贝叶斯推断(BI)构建系统发育树;并运用ASAP(自动物种划分)、bPTP(贝叶斯Poisson树过程)和GMYC(广义混合Yule合并)三种物种界定模型验证遗传物种边界。培养实验方面,研究人员设置了种内与种间杂交组合,通过观察果胞子囊(cystocarp)的形成来判定生殖兼容性。

RFLP分析:对17个Ceramium物种的质体DNA进行限制性内切酶谱型分析,清晰区分了各物种。三个C. polyceras样本(CAM183、CAM97、CAM199)呈现完全一致的酶切图谱;C. siliquosum与C. polyceras差异显著;C. ruenessianum与C. cimbricum亦各具特征谱型。基于简约法构建的树显示,C. polyceras与C. pallidum、C. siliquosum形成高支持率的分支。

rbcL系统发育:最大似然树与Barros-Barreto等建立的严格意义上的紫菜属(Ceramium sensu stricto)框架一致。意大利来源的C. polyceras序列与英国群岛的C. diaphanum sensu Harvey材料聚为单系,证实同种性。爱尔兰Mulroy Bay与英格兰Dorset样本的序列与丹麦C. cimbricum选模式标本完全一致。C. cimbricum与C. ruenessianum的rbcL序列差异为3%。物种界定结果显示,ASAP与bPTP支持二者为独立物种,但GMYC方法未支持。

杂交实验:所有种内杂交组合均成功形成果胞子囊,与RFLP鉴定相吻合;而C. polyceras、C. siliquosum与C. pallidum之间的种间杂交均告失败,证明这些物种存在有效的生殖隔离。

形态学与生态学:C. polyceras形态可塑性极强,野外生境差异可导致皮层带膨凸程度、分枝间隔及四分孢子囊排列方式的显著变化;在弱光培养下,皮层带甚至退化为仅含周轴细胞。C. cimbricum具狭窄轴体,分支间隔为13至18个轴细胞,典型分布于中等水深的粉砂质底质。C. ruenessianum为微小匍匐性种类,主轴直径约30 μm,反复假双分叉,呈玫瑰粉红至鲜红色;配子体雌雄异株,夏初可形成果胞子囊与四分孢子囊。除Donegal一个附生于被囊动物的标本外,该物种目前仅发现于maerl床。

讨论部分强调,C. polyceras作为有效名称的确立,解决了英国和爱尔兰该类群的命名危机;真正的C. cimbricum通过与丹麦模式标本的序列比对最终确认。Ceramium ruenessianum的描述则填补了maerl床微型附生藻类分类的空白。研究人员指出,C. cimbricum与C. ruenessianum构成典型的隐蔽物种对,在弱光环境下均可发育出极度狭窄的轴和简化皮层结构,这种极端形态可塑性极易导致仅凭形态的误鉴;而皮层带退化为仅含周轴细胞的表型可能在仙菜科多个类群中独立发生,进一步凸显了探索隐蔽与伪隐蔽物种时分子数据的不可或缺性。尽管生境可作为部分物种的辅助线索(如C. ruenessianum几乎局限于maerl),但分类鉴定仍必须依赖分子证据。

研究结论部分表明:研究人员正式确认,基于rbcL系统发育与物种界定分析,C. diaphanum sensu Harvey的合法有效名称为Ceramium polyceras;来自爱尔兰Donegal与英格兰Dorset的材料代表真正的Ceramium cimbricum;而长期未被识别的微小maerl附生类群则被确立为新种Ceramium ruenessianum。综上,该研究通过整合形态、杂交与分子证据,系统性地解决了Ceramium cimbricum物种群的分类学冲突,深化了对maerl床生物多样性的科学认知。
相关新闻
生物通微信公众号
微信
新浪微博
  • 搜索
  • 国际
  • 国内
  • 人物
  • 产业
  • 热点
  • 科普

热点排行

    今日动态 | 人才市场 | 新技术专栏 | 中国科学人 | 云展台 | BioHot | 云讲堂直播 | 会展中心 | 特价专栏 | 技术快讯 | 免费试用

    版权所有 生物通

    Copyright© eBiotrade.com, All Rights Reserved

    联系信箱:

    粤ICP备09063491号