非隐源性:分子与历史证据支持细丝状龙介藻(Asparagopsis taxiformis)传入加拉帕戈斯群岛

《Diversity and Distributions》:Not Cryptogenic: Molecular and Historical Evidence Supports Introduction of Asparagopsis taxiformis (Rhodophyta) Into the Galápagos Islands

【字体: 时间:2026年09月08日 来源:Diversity and Distributions 4.2

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  目的:在孤立生物多样性热点地区,广泛分布物种的起源鉴定对保护至关重要,“隐源性(cryptogenic)”状态常阻碍有效生物安全。研究人员调查了红藻细丝状龙介藻(Asparagopsis taxiformis)在加拉帕戈斯群岛的遗传身份与引入历史,以解决其隐源

  
目的:在孤立生物多样性热点地区,广泛分布物种的起源鉴定对保护至关重要,“隐源性(cryptogenic)”状态常阻碍有效生物安全。研究人员调查了红藻细丝状龙介藻(Asparagopsis taxiformis)在加拉帕戈斯群岛的遗传身份与引入历史,以解决其隐源性状态。 地点:厄瓜多尔加拉帕戈斯群岛。 方法:研究人员开展了该群岛内细丝状龙介藻的首次分子调查,将当代采集与1985—2024年跨越40年的标本馆标本整合,使用三个遗传标记(cox2-3间隔区、rbcL和LSU)鉴定谱系并评估随时间推移的遗传均一性。 结果:所有成功测序标本,包括历史样本,均仅属于L2谱系,即与印度—西太平洋和中太平洋相关的分支。该单一、遗传均一谱系在四十年间被反复检出,符合引入后长期定殖的特征。 主要结论:结合分子均一性与20世纪中期前历史缺失,细丝状龙介藻在加拉帕戈斯最符合经船舶活动引入。本研究证明档案DNA在厘清入侵历史中的价值,并强调亟需生态风险评估,以保护加拉帕戈斯独特海洋生物多样性免受非本土大型藻类威胁。
《Diversity and Distributions》刊发的该研究围绕加拉帕戈斯群岛中红藻细丝状龙介藻(Asparagopsis taxiformis)的分类地位与起源问题展开。研究背景方面,海洋大型藻类(seaweeds)作为海洋入侵者,可快速占据空间、改变生境结构并排挤本土物种。细丝状龙介藻具有异形生活史,包括直立配子体(gametophyte)与丝状四分孢子体(tetrasporophyte,曾被命名为Falkenbergia hillebrandii),后者可漂浮扩散并通过营养繁殖扩张种群。该物种全球分为六个线粒体谱系(lineage,L1—L6),其中L2分布于印度—西太平洋与中太平洋,并已在地中海与北大西洋被认定为引入谱系。加拉帕戈斯在1934与1939年William Randolph Taylor大规模藻类中并未记录到细丝状龙介藻;二战后岛屿上建立海空军事基地,1962年E. Yale Dawson才在圣克鲁斯岛采到配子体与附生四分孢子体。由于该物种后来被证实含多个遗传谱系,Carlton等人于2019年将其在加拉帕戈斯列为隐源性(cryptogenic),Zanolla等人也指出尚未有分子鉴定验证。为消除这一分类与保护管理上的不确定性,研究人员开展首次群岛尺度分子调查,以判断其究竟为本土、隐源还是非本土引入。
关键技术方法上,研究人员构建样本队列:2024年7—9月SCUBA潜水于27个站点采配子体65份,每站至少相隔3米取3份,组织存于裂解缓冲液;另取查尔斯达尔文基金会(Charles Darwin Foundation,CDF)标本馆1974—2023年10份干标本。分子上用ISOLATE II Plant DNA Kit提基因组DNA,以核LSU、线粒体cox2-3间隔区、质体rbcL三个条形码标记PCR扩增并Sanger测序;序列用ClustalW比对、BioEdit人工校正,cox2-3用最大似然法(Maximum Likelihood,Tamura–Nei+Γ)建树,rbcL与LSU用UPGMA(Tajima–Nei+Γ)作无根系统发育,参照GenBank已知谱系序列。
研究结果如下。
3 Results
细丝状龙介藻在调查点高丰度,配子体粉红至红色、可达30厘米,采自表层至18米。研究人员通过cox2-3、rbcL、LSU比对发现,1985、2011、2018、2024年标本彼此及与全球L2完全一致;rbcL最稳定,从老标本也能扩增,最早可用分子数据为1985年圣克鲁斯岛样本,1974年费尔南迪纳岛干标本仅形态确认为该种但未能获高质量序列。圣克鲁斯部分样本在cox2-3存在一个单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism,SNP),归为L2′,但rbcL与LSU无额外分化。系统发育上所有加拉帕戈斯序列聚入L2,东太平洋其他区域无L2,中太平洋仅夏威夷共存多谱系而有L2。
讨论部分总结:L2全球遗传多样性低,符合高扩散与引入情景;加拉帕戈斯最邻近L2在约5000千米外夏威夷,但夏威夷还含L1且L4为1991年引入,说明Asparagopsis生物地理复杂。研究人员主张L2经国际航运、通过船体附着(hull fouling)或压载水(ballast water)于二战期间或战后引入,1950年代末定殖、1962年已繁盛。本次未在圣克里斯托瓦尔与西班牙岛采到,但CDF监测曾有记录,可能为季节可见度差异;沃尔夫与达尔文岛未覆盖。该藻产卤代次生代谢物,可降低食草动物适口性并影响微生物群落,或竞争排挤本土藻。研究人员建议加拉帕戈斯国家公园管理局与生物安全机构将其纳入海洋入侵框架并做生态风险评估。
研究结论部分译为:细丝状龙介藻L2在加拉帕戈斯的确证,是该群岛该物种的首个分子表征,支持其作为非本土引入种的观点,并成为岛屿开阔自然水域中又一处确立的非本土海洋物种案例。L2在印度—西太平洋与中太平洋广布且全球尺度遗传分化很小,尚难判断单次还是多次引入;该藻现已在群岛广泛定殖并年年被CDF亚潮带监测记录。最近已知L2在约5000千米外夏威夷,而夏威夷同时存在L1,L4则为引入谱系,凸显该属扩散力强与生物地理复杂。研究人员提出L2最可能因二战及之后国际航运增长,借船体附着或压载水等途径传入,战间或战后引入、1950年代末确立、1962年已丰富。虽然遗传数据本身不排除本土可能,但缺乏区域特有谱系不符合长期隔离、而符合近期引入。圣克里斯托瓦尔与西班牙岛本次未检出但既往有记录,反映季节波动或检出率变化,未来应补测沃尔夫与达尔文岛。该谱系产生卤代化合物,可能影响食草动物与微生物、赋予竞争优势并改变底栖群落;保护机构应把细丝状龙介藻纳入海洋生物入侵体系,开展长期监测与生态风险评估,这在人为压力上升的远洋岛屿中具有范式意义。
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