念珠藻属（蓝藻）的分类修订研究

Recently, rapid development of modern biology has led to new concepts and technology for biological taxonomy, and taxonomic revision is therefore becoming a significant focus of cyanobacterial taxonomic research, especially for some important taxa groups. Progress in taxonomic revision of some nostocacean genera including the genera Anabaena and Aphanizomnon has provided the basis for the family of Nostocaceae. Therefore, The genus Nostoc, the type genus of Nostocaceae, will be selected to perform taxonomic revision in this prososed study. Along with the investigation of the cyanobacterial resources in China, this study will take the research routine on the genus Nostoc, from colonial morphology in the nature, hormogonium formtion and development in life cycle, and polyphasic characterization toward reaching the natural taxonomic system in the genus. The features on hormogonium formation and development should be regarded as the main breakthrough point to reevaluate taxonomic revision and clearup of the genus Nostoc, and finally comparision of multi-locus and whole genome sequences will bring additional modern bioinformation. It is hoped that the results of this study will provide in-depth discussions about relationship among different taxa groups of cyanophytes, particularly for providing the basis for diversification mechanisms in the family of Nostocaceae. In addition, further knowledge on cyanobacterial resources will be expected to be obtained through the study, and sustainable utilization of the resources can be therefore reinforced.

近年来现代生物学的飞速发展给生物分类学赋予了许多新的理念和技术方法. 分类学修订正成为今后蓝藻分类学研究的一个重要内容，尤其是对一些重要类群显得更加需要和迫切。近年来念珠藻科的鱼腥藻属等的分类修订已经为念珠种属的分类修订打好了基础。本研究将选择蓝藻一重要属―具异形胞分化的念珠藻属（Nostoc）为对象进行分类学修订研究。本研究将以我国蓝藻资源调查为主，对念珠藻属将结合野外群体形态特征,藻殖段为主的生活史的研究以及多基因特征和全基因组比较这样的研究线路.其中藻殖段的发育特征为主要切入点，来重新进行念珠藻属的分类学修订和整理，最后用分子系统分析来检测分类修订的结果。本项目的研究结果将为深入探讨蓝藻植物各类群间的关系,特别是念珠种科内的蓝藻的分化机制提供基础，为深层认识,保护及可持久地利用我国的蓝藻生物资源提供最重要的信息。

念珠藻属(Nostoc)作为蓝藻里的一个大属，属内的分类不清和混乱点较多，自然条件下群体形态的确定比较困难，增加了采样和观察的工作量；此外许多形似念珠藻的藻株，系统进化关系表明其并不属于念珠藻属。因此本研究将以念珠藻类(Nostoc-like)蓝藻进行分类学和分子系统学研究。我们从全国各个省份采集蓝藻样品，获得的纯培养藻株220多株。本研究的结果表明基于16S rRNA基因构建的系统进化树分析发现，念珠藻类蓝藻可以分成8个独立分支，其中一个大支包含了模式种类地木耳在内的最典型的念珠藻，我们根据形态特征的不同，及他们在系统进化树的位置不同，将这几个独立的小分支从念珠藻属里分离出来成立新属，即5个新属的成立(Minunostoc, Compactonostoc, Haematonostoc, Strinspermum, Polysaconostoc), 此外还有有2新记录属。共鉴定念珠藻属43个种，其中31个新种。基于rpoC1, gyrB, cpcBA-IGS基因构建的系统进化树，分析发现其与16S rRNA基因构建的系统进化关系不一致，可能在蓝藻中这几个基因较易发生水平基因转移，在属水平上不是很好的分子标尺。此外我们还对20多株念珠藻进行了生活史研究，目前观测到的生活史类型分为五类。我们已经完成葛仙米的三代全基因组测序，地木耳的四代全基因组测序，和9株念珠藻的二代全基因组测序，最终完成念珠藻的比较基因组学研究。本项目的研究结果将为深入探讨蓝藻植物各类群间的关系,特别是念珠种科内的蓝藻的分化机制提供基础，为深层认识,保护及可持久地利用我国的蓝藻生物资源提供最重要的信息。.关键字：念珠藻类蓝藻，分类，分子系统，生活史，全基因组