东湖腹毛亚纲纤毛虫物种多样性与细胞发生模式研究

Hypotrichous ciliates are a large group of protozoa with complex structures and high diversity, which are the ideal material for cytogenetic research. Therefore, the species diversity and ontogenesis of hypotrichs has been a research hotspot in zoological studies all over the world. In China, studies on this group were mainly focused in saltwater or terrestrial habitats, and only a few studies of the freshwater hypotrichs have been performed. In this proposal, we intend to study the species diversity and morphogenesis of the hypotrichs in East Lake, using the modern research methods, such as light microscope, scanning electron microscope, silver staining and molecular biology technology. The main objectives include: 1) Combining the morphological information and molecular data to reveal the species diversity and fauna. Besides, new species will be described, the misidentifications and taxonomic confusions will be treated, and the phylogenetic and evolutionary relationships will be discussed. 2) Investigating the morphogenetic process of about 10 species during asexual fission to get the ontogenetic patterns of the key taxa, which will provide ontogenetic information for revealing the biological phenomena of cell differentiation and dedifferentiation. This work will obtain the basic data of ciliates diversity, make a constructive contribution to the accumulation of ciliate molecular biology data, and also provide a fundamental information for environmental quality assessment of the aquatic ecosystem.

腹毛亚纲纤毛虫是一大类结构复杂、多样性极高的原生动物，也是细胞发生学研究的理想材料，其多样性与个体发育始终是广义动物学的研究热点之一。目前我国关于该类群的研究多聚焦在海洋或土壤生境，而淡水水系中的纤毛虫区系研究则相对匮乏。本工作拟以武汉东湖为目标水体，采用光镜、扫描电镜、银染及分子生物学技术手段，开展腹毛类纤毛虫的物种多样性及细胞发生学研究。主要内容包括：1）通过整合形态学信息及分子数据，揭示物种多样性及区系构成，同时厘清分类学混乱，刻画新阶元，探讨系统进化关系；2）完成约10个关键物种的细胞发生学研究，明确重要类群的个体发生模式，为揭示细胞分化与反分化这一生物学基本现象提供发生学信息。该工作不仅将获得纤毛虫物种多样性基础资料，为纤毛虫分子生物学档案资料的积累做出建设性贡献，还将为水体生态系统环境质量评价提供基础资料。

纤毛门原生动物（纤毛虫）是一大类结构复杂的单细胞真核生物，是各生态系统的重要组成部分，具有极高的物种多样性和重要的生态功能。腹毛亚纲纤毛虫是纤毛虫中最为复杂和高等的类群，由于其高度特化的形态特征与复杂多样的细胞发生模式，腹毛亚纲纤毛虫的多样性研究始终是广义动物学研究的热点之一。目前我国关于该类群的研究多聚焦在海洋或土壤生境，而淡水水系中的研究则相对匮乏。本项目围绕武汉东湖及周边生境，运用活体观察、银染、电镜制片等现代分类学手段，结合基因组DNA提取、标记基因测序及系统发生分析等，开展了腹毛亚纲纤毛虫的形态分类学、细胞发生学以及系统发育学研究。共分离鉴定腹毛亚纲纤毛虫40余种，包括5个新种和8个国内新纪录种，涵盖腹毛亚纲3个目、12个科（包含2个新科）、32个属（包含4个新属）。活体特征、纤毛图式等形态信息的补充澄清了相关属种的分类鉴定错误和混乱，包括建立3个新组合，对2个科、3个属、4个种进行了重定义。详细描述了10个物种的细胞发生过程，首次揭示了5个属的个体发育模式，为亲缘种的区分及系统学研究提供了信息支持。对完成物种鉴定的40余种纤毛虫进行了DNA提取及多个标记基因序列测序（SSU rDNA, LSU rDNA, ITS1-5.8S-ITS2），丰富了国际基因数据库。综合形态学、发生学及分子系统学信息，探讨了相关类群的系统演化关系。本工作已发表SCI论文9篇，其中JCR一区7篇。本工作为纤毛虫的物种多样性研究、细胞发生模式揭示、遗传信息库完善及系统发育关系修订做出了贡献，也为长江流域物种资源调查、水生态监测等提供了档案性资料。