海洋寡毛类纤毛虫常见类群分子多样性及分子探针设计

寡毛类纤毛虫具有高度的物种多样性，在海洋微型生物群落结构中占有重要的地位，因而是微食物网的一个枢纽组分。当前突出的问题是：大量种类形态相似，故单纯的细胞学方法进行鉴定困难极大，而形态界定明确的种则普遍缺乏对应的分子信息。多样性研究在物种、基因这两个层面上的脱节极大地阻碍了以分子探针为基础的技术（如荧光原位杂交即FISH）在该类群相关研究中的应用。本课题拟从我国沿海的4个海区采集常见及有代表性的类群（种及种群），在细胞学研究与标记性基因（18S RNA基因、ITS等）序列测定基础上，分析种、种群变异度，种间形态差异与基因差异的对应关系，并设计具种的特异性的分子探针。本研究旨在为形态与分子多样性研究搭桥，完善相关类群分类学信息的序列资料，并在此基础上建立起常见海洋寡毛类简便、准确的分子鉴定方法（FISH），为该类群的生态学定性与定量研究开辟一新的途径，填补国际间该类群的研究空白。

浮游寡毛类纤毛虫是海洋微型生物碳循环中非常重要的一个生态类群。由于缺乏对该类群形态与分子多样性的整合研究，使常用的大通量分子生态方法（如454高通量测序、qPCR、FISH）难以在该类群的分子生态学研究中应用。本项目2010.1-2012.12主要从我国渤海、黄海、东海及南海近岸采集样品，50个站点采取了水样、沉积物样品约100份。分离获得了常见的92个形态种，通过形态鉴定与单细胞DNA提取的方法，克隆并测序了这些形态种所对应的18S、ITS1-5.8S-ITS2、28S rDNA序列约200条。在已获数据的基础上，已发表的成果概述如下：1）发现Favella ehrenbergi不同种群的外壳形状、大小等特征变异性极大，证实在以往的文献中的几个种实则为该种的同物异名；Novistrombidium属下各种类在系统进化树上并不聚在一起；Strombidium可能是个并系；2）对8种罕见的纤毛虫的形态特征与系统分类地位进行了有益的探讨；3）揭示了多聚泛素基因在Strombidium等纤毛虫中的变异及进化模式；4）设计了特异性引物（探针），建立并优化了基于18S rDNA定量检测海水与沉积物环境中寡毛类与缘毛类rDNA拷贝数的特异性定量PCR实验流程。5）以寡毛类与缘毛类纤毛虫为模型，首次探讨了真核生物细胞中rDNA拷贝数与序列变异率的关系，提出并例证了“高拷贝数导致高序列变异率”的假说，指出基因组rDNA高拷贝数类群（例如：纤毛虫、甲藻、硅藻等）所具有的高变异性序列可能导致对它们多样性的高估，增加系统演化关系推断的不确定性。本项目为刻画我国近海常见寡毛类纤毛虫的分子多样性提供了大量数据，建立了有效的分析方法，提出了原生生物分子生态分析过程中应该注意的问题，为深入开展海洋真核微生物、原生生物的分子生态研究奠定了良好的工作基础。