洪泛拟寇丽藻
不分枝丝状绿藻在淡水和亚气生环境中都很常见。超微结构和分子系统学研究表明,这些不分枝丝状绿藻是多系起源的、隐藏着巨大的生物多样性。拟寇丽藻属 (Koliellopsis Lokhorst)是由 Lokhorst等基于形态特征和分子证据在2004年建立的一个不分枝的丝状绿藻属,隶属于绿藻门(Chlorophyta)共球藻纲 (Trebouxiophyceae)溪菜目 (Prasiolales)寇丽藻科 (Koliellaceae)。洪泛拟寇丽藻 (Koliellopsis inundata Lokhorst)是拟寇丽藻属的模式种,也是此属目前唯一的物种。与寇丽藻科的其他类群相比,洪泛拟寇丽藻具有相对较长的藻丝长度和双叶形叶绿体形状等独特的形态特征。该物种发现于亚气生环境,生活在洪水泛滥的临时性小水坑中。目前仅发现于荷兰和比利时边境的模式产地,尚未在其他地方有发现的报道。
2018年,国家水生生物种质资源库淡水藻种库在甘肃省张掖市黑河干流旁的小水洼中采集、分离和培养了一株不分枝的丝状绿藻, 对其形态进行观察,并与形态或亲缘关系相近的类群进行形态比较。通过测定该藻株的18S rDNA基因序列,构建系统发育树,进一步确定其分类学地位,确认该藻株为洪泛拟寇丽藻,为中国共球藻纲寇丽藻科的新记录属种。
洪泛拟寇丽藻形态描述
简单、不分枝的单列丝状体。没有基部-末端分化的固着结构。丝状体黄绿色,相对较长、直或(轻微)弯曲、柔韧,由长圆柱形细胞组成,不具横壁缢缩 (图1,1~5)。丝状体末端细胞顶端透明、钝圆或有时略尖细 (图1,2~3)。叶绿体单个、侧 位、片状,呈中部缢缩的双叶形,约占细胞周壁的一半或略多于一半。不具蛋白核 (图1,4~6)。通过丝状体断裂方式进行营养繁殖 (图1,5), 有通过形成双鞭毛动孢子方式行无性繁殖的报道。细胞直径2.9~4.8μm,长9.5~21μm,长为宽的3-8倍。在透射电镜观察中,丝状体细胞壁薄,不具横壁缢缩。细胞核单个,位于细胞中部的叶绿体中央缢缩位置。在老细胞中,可见液泡和多数淀粉颗粒(图1,7~8)。
图1 洪泛拟寇丽藻显微照片
（1~3.由圆柱状细胞组成的直或弯曲的不分枝丝状体,箭号示圆形或略尖的末端细胞;4.相对较长的营养细胞;5.以丝状体 断裂方式进行繁殖;6.自发荧光示单个双叶形、片状叶绿体;7.透射电镜观察营养细胞超微结构;8.透射电镜观察末端细胞超微 结构;C.叶绿体;N.细胞核;S.淀粉粒;V.液泡;标尺:1~6 = 10μm,7~8 = 5μm）
洪泛拟寇丽藻序列和系统发育分析
经测序获得了该藻株的18Sr DNA片段序列, 长度为2089 bp。以Pyramimonas disomata Butcher ex McFadden,Hill & Wetherbee为外类群,构建基于18S rDNA 基因的系统发育树。在18S rDNA基因序列矩阵中,含有61个长度为1408 bp的序列,共有437个可变位点,其中有299个可供简约分析的信息位点、138个单态位点。我们所分离的藻株与GenBank中Kollielopsis inundata (AY518591)序列相似性最高 (99.8%),进一步验证了形态学鉴定的结果。
基于ML和贝叶斯方法构建的18S rDNA 系统发育树(图2)显示溪菜目 (Prasiolales)类群可以分成两个大的分支,即寇丽藻科 (Koliellaceae)分支 (BP/PP = 100%/1.00)和溪菜科 (Prasiolaceae) 分支 (BP/PP = 54%/0.69)。我们所分离丝状绿藻位于寇丽藻科分支中,与Kollielopsis inundata (AY518591)聚在一起(BP/PP = 74%/0.91)。在寇丽藻科分支中,分枝丝状类群Ekerewekia churiensis Kastovsk, Fucíkov, Stenclov & Brewer Carías(KR066788)似乎处于分支的基部位置;除了Pseudochlorella signiensis (Friedl et O,Kelly) Darienko et Pröschold之外,其他单细胞球状类型的Pseudochlorella Lund种类聚在一起,而不分枝的丝状绿藻类群如Kollielopsis Lokhorst、Koliella Hindk，Raphidonema Lagerheim 和 Raphidonemopsis Deason也形成另外一个大的亚分支 (BP/ PP = 55%/0.89)。在不分枝丝状的寇丽藻科亚分支中,Koliella 和Raphidonema 种类亲缘关系密切,不能很好的区分开。
图2 基于绿藻SSU 序列构建的最大似然树
（节点数字代表分别用最大似然法和贝叶斯法所得当前分支的自展支持 (BP)和后验概率 (PP)。仅显示高于50%或0.50支持值。本研究所获序列用灰色框和 * 标记 ）
总结与讨论
基于形态和系统发育分析研究,Lokhorst等建立了一个共球藻纲的不分枝丝状绿藻新属,即拟寇丽藻属。本实验所分离的藻株具有拟寇丽藻属的典型形态特征,如相对较长的营养细胞和丝状体以及双叶形叶绿体。藻株营养细胞的直径、长度比、细胞核的数量和位置以及蛋白核的缺失等形态特征均与 Lokhorst等所描述的洪泛拟寇丽藻一致。基于18S rDNA 序列的分子证据表明本实验所分离的藻株与洪泛拟寇丽藻亲缘关系非常密切,这进一步证实了形态鉴定的结果。
本实验所分离的这株丝状绿藻也发现于类似的沼泽水洼生境中,且混生于大量双星藻中。本研究首次在模式产地外发现了拟寇丽藻属种类,并成功将其分离、纯化和培养,保藏于中国科学院淡水藻种库。
本文转载自 国家水生生物种质库淡水藻种库微信公众号
