裸甲藻科（甲藻门）的分类和系统发育研究

The order Gymnodiniales of Dinophyceae encompasses around 600 species, which has played an important role in plankton nutrition dynamics, ecological disaster etc. However, they are still poorly known because they lack morphological features and are not easy to be identified. The main problems include the confusion of taxonomic criterion, uncertainty of phylogenetic relationship and underestimation of diversity. The family Gymnodiniaceae is the core representative of the order Gymnodiniales, but it’s polyphyletic according to the original definition. Here we put forward a hypothesis about the Gymnodiniaceae, i.e., the Gymnodinium sensu lato represent a true family unit. We intend to combine the morphology, ultrastructure and molecular phylogeny, especially focusing on the details of apical structure complex, microtubules surrounding the flagella structure and concatenated analysis using sequences from nucleus and mitochondria, aiming to explore the key features of morphology, ultrastructure and pigment at genus level and family Gymnodiniaceae as well. Our results will provide evidence for the definition of the family Gymnodiniaceae and understanding the phylogenetic relationship among the families of order Gymnodiniales. The results will also help to enrich the reference database of molecular barcoding and characteristic pigments of the family Gymnodiniceae, and reveal its compositions and role in plankton community.

甲藻门裸甲藻目的物种描述了600多种，它们在浮游生物营养动力学、生态灾害等热点领域扮演着重要的角色，但由于形态学特征缺乏和不易分辨，导致对它们的认知严重不足，主要存在的问题包括分类标准凌乱、进化关系模糊、物种多样性低估等。裸甲藻科是裸甲藻目的核心群体，但是按照以往的定义裸甲藻科在分子进化分析中是多源的。本项目提出广义的裸甲藻属代表一个真正的分类学单元，即裸甲藻科的假说，综合利用形态学、超微结构和分子系统发育分析进行研究，尤其关注顶部结构复合体的细微特征、鞭毛器周围的微管结构和基于细胞核、线粒体的多基因系统发育分析，探索裸甲藻科及属水平的形态学、超微结构和色素组成等关键特征，以及裸甲藻科各属之间的进化关系，研究结果将为裸甲藻科的再定义提供依据，对理解裸甲藻目各科的进化关系也有启发意义。本项目也将丰富裸甲藻科的分子标记和特征色素参考数据库，对揭示其在浮游生物群落结构中的组成和作用有重要意义。

裸甲藻目包括了600多种甲藻，其形态学特征不易观察，阻碍了分类学的研究进程。裸甲藻目包括可以形成有害赤潮的物种，有害和无害的种类经常会同时出现，因此需要对它们进行准确的鉴定。裸甲藻科是裸甲藻目的核心群体，但是在分子进化分析中是多源的。因此，本项目提出广义的裸甲藻属代表一个真正的分类学单元，即裸甲藻科的假说，对采自淡水和海洋中100多株裸甲藻开展了形态学、超微结构和分子系统发育研究。.从加拿大渥太华分离得到了1个淡水裸甲藻的新种，其形态上符合裸甲藻属的定义，但是存在超微结构的区别，系统发育结果显示它和裸甲藻属的模式种之间亲缘关系较远，和大部分已经描述的裸甲藻一样可能并不属于裸甲藻属。从中国沿海、地中海和马来西亚海域分离得到了8株裸甲藻，其中中国沿海的3株裸甲藻鉴定为一个新属，命名为中国王氏藻，其特点是有一个新型的顶沟复合体，没有细胞核腔。首次研究了2种常见裸甲藻，多萨里裸甲藻和伊姆裸甲藻的超微结构特征。系统发育结果显示它们并不属于裸甲藻属。.红色赤潮藻是一种全球分布的甲藻，和裸甲藻属的区别是顶沟形态的不同，我们发现之前发表的红色赤潮藻的顶沟形态有误，因此修订了红色赤潮藻的形态学定义。系统研究了中国沿海凯伦藻科的物种多样性，包括在中国黄海、南海的赤潮水样中发现一个新种，命名为周氏卡罗藻。首次报道了2个赤潮种长沟凯伦藻和指状凯伦藻的系统发育位置，据此修订了卡罗藻属的定义，并把指状凯伦藻转移到了卡罗藻属。首次揭示了链状裸甲藻及其包囊的顶沟复合体，基于大亚基序列的系统发育分析显示产生网纹包囊的4种裸甲藻聚在一起，和裸甲藻的模式种相距很远，它们可能代表另外一个属。.本项目建立了裸甲藻科的1个新属，1个新种，其他科的3个新属和5个新种。阐明了大部分已知的裸甲藻和裸甲藻模式种之间的系统发育关系，为裸甲藻科的再定义提供了依据，对理解裸甲藻目各科的进化关系也有重要意义。