中国海洋绿藻门刚毛藻目的分子系统发育学及其DNA条形码库构建

Based on the specific issues found previously by our group during the study on the morphological taxonomy of marine macroalgal green Order Cladophorales from China coasts, the proposal plans to carry out further fusion classification research of phenotype and genotype of the taxon with DNA barcoding and molecular phylogenetic technologies combined with morphological contrast. The main research elements include as following. 1) Through field investigation and sampling, the samples from the various growth periods, habitats and ecological types will be collected and identified. 2) The appropriate molecular markers will be screened, subsequently, the primers related to the markers designed and the target gene fragments amplified, multiple sequences aligned and phylogenetic tree constructed. 3) The phylogenetic and evolutionary relationships of different families, genera, species, intraspecific groups and biogeographic strains of species will be analyzed by comparison on the morphological and molecular data, and infer new classification system and answer the specific issues found. 4) After screening the genes analyzed, the species’ molecular identification platform based on the DNA barcoding technology will be constructed by the comparison, analysis and research on the typical phenotypic traits and genotypic gene sequences. The results will push the construction of the reliable standardized rapid identification platform of China marine macroalgae, and promote our this research field linking to the international standards and the discipline development. .

针对课题组在刚毛藻目海藻形态分类学研究过程中发现的具体问题，采用DNA条形码和分子系统发育学相关技术，结合形态学比较分析，开展我国刚毛藻目海藻的表型及基因型融合的分类研究。主要内容包括：（1）通过野外调查，获得不同生长发育期、生境、生态类型的样品，并进行形态分类鉴定。（2）筛选合适的分子标记，设计引物并扩增目的基因片段，进行多序列比对，构建系统发育树。（3）分析我国海水刚毛藻目不同科、属、种及种下类群和生物地理株的系统发育及进化关系，整合其形态与分子特征，提出新的分类学观点和对问题物种的处理意见。（4）对获得的基因序列进行筛选，比较、分析、研究物种鉴定的典型表型特征和基因序列，建立我国刚毛藻目海藻DNA条形码分子识别体系。该研究结果有助于我国大型海藻物种的可靠及标准化快速鉴定平台的构建，有利于推动我国该领域与国际的接轨和学科的发展。

本研究针对我国刚毛藻目海藻形态分类中存在的问题，利用形态结合分子系统发育分析的方法，深入开展了我国该目海藻的分子系统发育学研究及DNA条形码筛选。在我国黄渤海、东中国海及南中国海沿岸15个地点开展了野外调查，收集样品50余份。完成了样品的室内分类鉴定及形态分类特征描述工作，鉴定物种22个，其中硬毛藻属6种、刚毛藻属15种、根枝藻属1种（错综根枝藻），鉴定到属的2个，获得外形特征图80余份。建立了适合该目样品的DNA 提取和样品保存方法，荫干样品的效果能达到后续研究的要求。筛选了ITS、LSU和SSU基因序列用于项目的研究工作。对所获得的序列进行了序列测定及分析，整合3个属的数据，构建了刚毛藻目部分样品的分子系统树。研究发现，刚毛藻的藻体细胞大小及长宽比是非常有用的一个鉴定特征，为刚毛藻目物种的分类及应用工作提供了参考；ITS序列具有高度变异性，在识别相同种及区分相近种时十分有用，对形态差异大的藻类如细弱刚毛藻，ITS序列可以起到很好的辅助鉴定作用；18S rDNA和ITS序列可以在物种水平上对刚毛藻目进行区分，其中ITS序列区分效果明显，18S rDNA序列差异度较小，但也可以区分出种间差异；这两个序列作为DNA条形码，在藻类分类中将具有明显的应用价值。用ITS序列和18S rDNA进行的分子系统分析表明，刚毛藻目的三个属划分存在问题，它们不是单系起源，三个属的划分不符合其进化关系，建议将其合并为一个属----根枝藻属。部分资料基于本项目的资助，首次公布了我国大型海藻物种多样性的最新基线数据。在项目执行期间，发表论文18篇（含已接收的3篇），其中SCI论文5篇、中文核心期刊论文5篇、其它期刊论文8篇，包括标注项目编号论文 13篇（含SCI论文3篇）。本研究结果将能为由刚毛藻类引起的绿潮物种准确鉴定提供科学依据。