海南造礁石珊瑚基因多样性及分子分类学研究

Coral reef is one of ecosystems of the highest biodiversity on earth.. And scleractinian corals are the framework organisms of coral reef. whose biodiversity is an important basis for the functioning of ecosystem. It is well known that the identification of corals in different levels is very difficult. The traditional classification, which has been based on morphological characteristics of skeleton has been controversial because of phenotypic plasticity. Genetic diversity and molecular classification that can compensate for the lack of traditional taxonomy. In this study, ribosomal DNA and mitochondrial DNA sequences (ITS、5.8S、18S& IGS sequence; Cyt b、CR、COI、16S& ATP6) as molecular makers will be used to study genetic diversity in different geographic populations of scleractinian corals in Hainan. Appropriate molecular markers will be screened out for taxonomy of scleractinian corals and identification of similar species. Genetic diversity and molecular classification is benefit to research and protect the diversity of coral ecosystem in Hainan and to reveal the phylogeny of scleractinian corals.

珊瑚礁生态系是地球上生物多样性程度最高的生态系统之一。其中造礁石珊瑚是最主要的框架生物。目前发现珊瑚物种的鉴定十分困难。在珊瑚的传统分类中，一直是依据石灰质骨骼形态学特征进行分类。但骨骼的表型可塑性极强，使不同生态环境中物种的鉴别受到严重限制，故造礁石珊瑚的分类及系统发育一直存在争议。基因多样性和分子学分类研究，可以弥补传统分类学的不足，解决形态学分类的难题。本研究以多个来自核糖体DNA（ITS、5.8S、18S和IGS）与线粒体DNA （Cyt b、CR、COI、16S和ATP6）的序列片断作为分子标尺，将DNA序列分析法与形态学结合，研究海南造礁珊瑚不同地理群体的基因多样性，从中筛选出合适的分子标尺进行不同分类阶元的珊瑚分类研究，为海南造礁珊瑚的分类及系统发育进化研究提供可靠的基因学信息，有利于造礁珊瑚分子标尺基因库的构建，对今后海南珊瑚的物种多样性及资源保护具有重要的理论和实际意义。

本课题采用核DNA（Pax-C内含子和ITS）和线粒体DNA（COI、CR/COI-trnM）的序列片段作为分子标尺，以鹿角珊瑚科、滨珊瑚科、蜂巢珊瑚科珊瑚为研究对象，对海南不同地理群体珊瑚的基因多样性及系统进化进行研究，发现不同分子标尺适用于珊瑚的不同分类阶元（科级、属级及种级），其构建的分子分类学系统与形态分类学之间的对应性也不同；另外基于形态学分类鉴定, 并辅以分子标记,对海南岛周边海域造礁石珊瑚的群落结构及其分布进行了研究:.（1）鹿角珊瑚科的鹿角珊瑚属和蔷薇珊瑚属是印度—太平洋区系的两个最大的造礁石珊瑚属，种类多，变异大。以两种核DNA（Pax-C内含子和ITS）和两种线粒体DNA（COI和CR）分子标记分别进行DNA条形码筛选和系统进化分析： 核标尺Pax-C的分子学分类很好地对应了形态学分类，最适于海南该科的两个属内的种阶元分类；其次为多拷贝核标尺ITS；而线粒体序列（CR和COI）更适于属或属阶元以上的系统进化关系和分类研究。且分子标尺能较好地应用于该属杂交种的鉴定、姐妹分类群的分辨和表型可变种的确定。.（2）蜂巢珊瑚科6个属分子分类学研究　ITS可将蜂巢珊瑚科各属显著分开，并将少部分种细分，或将属内几个种再归为小系群。核Pax-C较ITS分类能力略低，且粗糙菊花珊瑚的该基因多样性尤其丰富。线粒体标尺COI-trnM分属能力也很好，虽不能将秘密角蜂巢珊瑚和梳状菊花珊瑚分开，却能单独鉴定出粗糙菊花珊瑚。而COI在蜂巢珊瑚科中只可将科内大部分属分离。总体看该科部分属间和属内部分种间都存在并系进化。. (3) 基于ITS和COI基因的儋州普哥滨珊瑚和澄黄滨珊瑚的进化分析显示，这两个分子标尺都不能进行属内种间细分，但可区分世界范围内不同地理群体的滨珊瑚的来源。. (4) 分子标尺对珊瑚分类具有不同的地域适用性。COI标尺可适用于夏威夷地区的蔷薇珊瑚属及滨珊瑚属的种阶元分类，但对海南珊瑚属内种阶元分类适用性很低，而其更适合海南珊瑚的属阶元划分。. (5）不同的地理环境使海南岛周边海域珊瑚礁群落呈现出不同的演替型, 具有明显的地域性分布特点。