中国沿海斜纹藻科硅藻的系统分类学研究

Pleurosigmataceae is dominant in the marine intertidal zone. On mud flats and salt marshes, Pleurosigmataceae is capable of forming very large populations with ecological significance and exploitation valve. Pleurosigmataceae comprises over 500 species. However, most of the species are uncertain due to vague original descriptions and unclear taxonomic features. In addition, with the debate of diagnostic features, the phylogenetic positions of genera are still controversially discussed. The taxonomic studies of Pleurosigmataceae in China are mainly based on light microscope observation and description. The ultrastructural information and DNA sequences are need to be supplemented. In present proposal, we will study the systematics of the Pleurosigmataceae along the coast of China, based on detailed morphological observation and molecular phylogenetic analysis. This research will correct the taxonomic errors and inaccuracies, better understand the phylogenetic positions of the common genera and species, value the taxonomic significances of morphological features, and revise the current taxonomic system of the family. This study will improve our knowledge of marine diatom species diversity of China and offer the morphological and DNA data for further systematic studies of diatom and utilization of diatom species biodiversity resources.

斜纹藻科是海洋潮间带的优势硅藻类群，在泥滩、盐沼等环境中可形成很高的生物量，具有重要的生态作用和资源开发价值。该科种类繁多，已报道500余种，然而近一半的物种因原始描述不详实，分类性状不明确而存在疑问，加之对界定特征的争议，导致属的划分十分混乱，亟须分类修订。我国海域该科的分类学工作多为光学显微形态的描述，超微结构和DNA序列信息有待补足。本研究拟针对上述问题，开展我国沿海斜纹藻科硅藻的系统分类学研究，通过个体形态观察，结合分子系统发育分析，澄清现存分类学错误和混乱，确定关键形态分类特征，重点厘清斜纹藻属、唐氏藻属、布纹藻属、脊弯藻属等核心类群的分类地位，修订和完善该科分类系统。本项目的开展将丰富我国海洋硅藻的物种多样性，为今后硅藻系统分类学研究和物种多样性资源的开发利用提供重要的本底资料。

斜纹藻科（Pleurosigmataceae Mereschk.）硅藻广泛分布于全球潮间带，是河口、盐沼等湿地生态系统的主要初级生产者。该科物种多样性高，全球已报道500余种，是硅藻中十分重要的类群之一。该科分类学研究仍多依赖光学显微特征，缺乏超微结构和DNA序列信息，不仅造成物种水平分类的混乱，各属的系统关系和分类地位也不明确。我国该科已报道59种，物种多样性仍有待进一步明确。. 项目执行期间对我国沿海斜纹藻科硅藻进行了较为系统性的采集，范围覆盖我国整个海岸线，获得硅藻样品400余号，建立斜纹藻科藻株210余株，获得了30种，120余条斜纹藻科硅藻的DNA序列信息。结合显微形态、超微结构、基于SSU rDNA和rbcL基因序列信息，开展了我国斜纹藻科的分类学和分子系统学研究。.本项目共分类鉴定斜纹藻科硅藻5属53个种及变种，其中新记录种及变种16种，新种9种。分子系统学研究发现：（1）唐氏藻属（Donkinia）为多元发生，应将其分别并入斜纹藻属（Pleurosigma）和脊弯藻属（Carinasigma）。（2）布纹藻属（Gyrosigma）、脊弯藻属、斜纹藻属（含唐氏藻属）、弯螺藻属（Rhoicosigma）为单系群。脊弯藻属与布纹藻属、弯螺藻属具有较近的亲缘关系，而不是以往认为的唐氏藻与脊弯藻具有较近的亲缘关系（3）以往以壳体轮廓和壳面外形为主要特征，划分斜纹藻科各属的方法是不准确的，色素体的形态和数量，线纹的方向（纵、横线纹或纵、横、斜三种线纹），壳缝的结构（是否具有辅助肋），孔纹的结构（圆形或二分的椭圆形）等特征在属级分类群的划分上具有重要的意义。（4）以往分子系统学发现斜脊藻科（Plagiotropidaceae）和缪氏藻属（Meuniera）形成一个分支与斜纹藻科为姐妹群，然而，本研究发现该分支位于斜纹藻科内部，是否将斜脊藻科和缪氏藻属并入斜纹藻科，仍有待进一步研究确认。. 本项目丰富了我国海洋底栖硅藻的多样性，厘清了斜纹藻科主要类群的系统发育关系和分类地位，为硅藻的系统演化和海洋环境研究提供了重要而准确的物种信息和基础数据。