基于整合分类学(integrative taxonomy)研究珊瑚藻目(Corallinales, Rhodophyta)Harveylithon属揭示韩国3个新种及西北太平洋属内多样性扩展

《Journal of Phycology》：Integrative taxonomy of Harveylithon (Corallinales, Rhodophyta) reveals three new species from Korea and expanded diversity in the northwestern Pacific

　　

非节状(non-geniculate)珊瑚藻属Harveylithon全世界已知含12个种。本研究基于整合分子与形态学分析，提出3个新种——Ha. koreanum sp. nov.、Ha. longiforme sp. nov.及Ha. planiforme sp. nov.。这3个新种共有Harveylithon属的诊断形态特征：单体(monomerous)、非同轴(non-coaxial)藻体构造，围丝细胞(perithallial cells)垂直于表面排列；下丝层(hypothallial layer)由平行于基底的矩形细胞组成；毛丝细胞(trichocytes)单生、成对或簇生。研究人员对串联四基因数据集(COI＋rbcL＋psbA＋SSU rRNA)进行系统发育分析，明确将3个新种归入Harveylithon属内，各自形成获得良好支持且独立的分支。基于psbA基因和SSU rRNA基因的单基因系统树拓扑结构大体一致并支持上述关系，而基于rbcL和COI基因的系统树未能恢复Harveylithon为单系群，Dawsoniolithon种类嵌套于Harveylithon支系中。新种与同属其他种间的种间序列差异为：COI基因6.3%–13.7%，psbA基因0.8%–9.8%，rbcL基因1.8%–14.6%。Ha. koreanum sp. nov.与Ha. planiforme sp. nov.目前仅发现于韩国济州岛，Ha. longiforme sp. nov.见于韩国济州岛及印度，暗示其可能具广泛印太分布。此外，研究人员新获得了模式种Ha. rupestre(TRH A3-149)的psbA基因序列并纳入分子数据集以稳定属的系统发育界定。

论文解读：基于整合分类学对西北太平洋Harveylithon属（珊瑚藻目，红藻门）的分类修订与新种描述

一、研究背景与概述

非节状(non-geniculate)珊瑚藻是海岸及礁区生态系统关键组分，参与礁骨架形成与稳定。然而因其形态简单且表型可塑性强，种类鉴定长期困难。Harveylithon属由R?sler等人(2016)基于形态与五基因标记建立，全球迄今记录约12种，多分布于大西洋，西北太平洋仅报道过Ha. roseum（采自台湾）。以往分类修订主要聚焦西大西洋类群，西北太平洋该属多样性被严重低估。本研究针对韩国济州岛采集的非节状珊瑚藻标本，采用整合分类学(integrative taxonomy)——即结合详细解剖形态学观察与多基因分子系统发育分析——以厘清其分类地位，旨在揭示西北太平洋Harveylithon属隐藏多样性并探讨属内系统发育关系与生物地理格局。研究发现并正式描述3个Harveylithon新种，且首次从模式标本直接获取属模Ha. rupestre的psbA序列用于属级界定。该论文发表于《Journal of Phycology》。

二、主要关键技术方法

研究人员于2014年5月至2015年5月从韩国济州岛潮间带及潮下带(15 m)采集标本，另取印度喀拉拉邦Kovalam海滩潮间带标本2份。形态学分析包括硝酸脱钙、冰冻切片(O.C.T.包埋)、光学显微镜及扫描电镜(SEM, COXEM EM-30 PLUS+)观察。DNA提取使用NucleoSpin Plant II试剂盒，PCR扩增并双向测序四个分子标记：线粒体细胞色素c氧化酶亚基I基因(COI, 引物GazF1/GazR1)、叶绿体rbcL基因(引物组合F57/RrbcStart等)、叶绿体光系统II反应中心D1蛋白基因(psbA, 引物psbAF1/psbAR2等)及核核糖体小亚基(SSU rRNA, 引物G01/G08等)，部分序列获自模式标本Ha. rupestre (TRH A3-149)。序列用ClustalW比对并经人工校正，以PartitionFinder选择分区方案与替代模型(GTR＋I＋G或GTR＋G)，采用RAxML进行最大似然法(ML)及MrBayes进行贝叶斯推断(BI)构建系统树，MEGA11计算种间p-distance遗传距离。凭证标本保存于CUK与MABIK标本馆。

三、研究结果

Taxonomic results（分类学结果）

通过形态解剖与四基因(COI、psbA、rbcL、SSU rRNA)系统发育分析，确认三个类群符合Harveylithon属征但在皮部细胞形态、下丝层数、毛丝细胞(trichocyte)特征及四孢子囊概念叠(tetrasporangial conceptacle)尺寸上与已知种不同，且遗传距离达种级水平，确立为三新种：

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  Harveylithon koreanum sp. nov.：藻体红至粉红，厚0.3–0.4 mm；下丝层(hypothallium)88–238 μm(9–32层)，围丝细胞(perithallial cells) elongated矩形或卵形(4–8×4–6 μm)；毛丝细胞表面可见、单生；四孢子囊室38–67×58–115 μm，具中央柱(central columella)。产自济州岛潮间带及潮下带，仅见于韩国。
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  Harveylithon longiforme sp. nov.：藻体粉红至淡红，厚0.2–0.4 mm；围丝细胞细长矩形或圆形(5–8×4–6 μm)；毛丝细胞单生或成对；四孢子囊室较大47–93×123–182 μm，具雄器(male conceptacles)。分布于济州岛及印度喀拉拉邦，暗示印太广布。
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  Harveylithon planiforme sp. nov.：藻体淡红，较薄(0.2–0.3 mm)；下丝层仅36–72 μm(7–17层)，围丝细胞矮胖(squat, 3–4×4–6 μm)；毛丝细胞单生或成对。仅发现于济州岛潮间带，未观察到生殖结构。

Phylogenetic analyses（系统发育分析）

串联四基因数据集构建的ML/BI树将Harveylithon分为两支：第一支含Ha. canariense、Ha. catarinense、Ha. dispersum、Ha. felderi、Ha. koreanum、Ha. longiforme、Ha. munitum、Ha. saldomum；第二支含Ha. maris-bahiense、Ha. planiforme、Ha. riosmenaeum、Ha. roseum、Ha. rupestre(模式标本psbA序列)及Ha. samo?nse。三新种各成独立、获支持的分支。psbA与SSU rRNA单基因树与上述大体一致；rbcL与COI单基因树未恢复Harveylithon单系，Dawsoniolithon嵌套其中。新种间及与新种—同种间COI、psbA、rbcL遗传距离分别为6.3%–13.7%、0.8%–9.8%、1.8%–14.6%，达种级分化阈值。研究人员还发现R?sler等(2016)所用Ha. rupestre参考序列(psbA: KM407535)实出自近模(topotype)标本而非模式(type)标本，本次从真正模式标本(TRH A3-149)所获psbA序列与之不同，强调从模式标本直接测序对稳定分类概念的重要性。

四、讨论与结论总结（翻译浓缩）

研究人员通过整合形态与分子数据自韩国济州岛描述Harveylithon三新种，其中Ha. longiforme亦分布印度。串联四基因系统树将三新种明确归入Harveylithon并各成独立分支；Ha. koreanum与西班牙Ha. canariense呈姐妹关系(中等支持)，Ha. longiforme与巴西Ha. catarinense呈强支持姐妹关系，Ha. planiforme与中国未定Harveylithon sp.呈强支持姐妹关系。三新种共享属征（单体非同轴藻体、围丝细胞垂直排列、平行下丝层、毛丝细胞单生/成对/簇生），但可通过下丝层数、围丝细胞形状尺寸及毛丝细胞着生方式区分。本研究首次从属模Ha. rupestre (TRH A3-149)获得psbA序列，证实此前文献引用的Ha. rupestre序列(KM407535)实为Harveylithon sp.，凸显依赖近模而非模式标本做分子参照的风险。系统树显示Harveylithon依标记不同呈并系或聚为两主支，单基因(特别是rbcL、COI)分辨率有限，支持采用多基因联用加形态证据界定种与属界。西北太平洋Harveylithon多样性被低估，济州岛沿岸为该属多样性热点；Ha. longiforme具潜在印太广布性，Ha. koreanum与Ha. planiforme为韩国特有。研究强调需从模式标本直接获取DNA序列并结合细致形态学以稳固珊瑚藻分类概念。