中国淡水胭脂藻属的分类及分子系统发育研究

Genus Hildenbrandia is a member of Rhodophyta, Florideophyceae, Hildenbrandiales, Hildenbrandiaceae. It inhabits in both marine and freshwater environments. Due to the simple morphological characters and ambiguous sexual reproduction of this taxon, there exists many difficulties in identification and taxonomy of genus Hildenbrandia. This study will first collect freshwater Hildenbrandia specimens across wide geographical areas in China. The morphological characters of collected specimens will be observed and recorded. Additionally, molecular techniques will be used to amplify and sequence different molecular makers and phylogenetic trees will be constructed based on diverse bioinformatics methods. The systematics and phylogenetic relationship of freshwater Hildenbrandia will be established based on morphological and molecular data. The traditional morphological characters used to identify species will be evaluated. A more scientific systematics of freshwater Hildenbrandia will be built based on this study. Moreover, this study will further increase the species richness and geographical distribution diversity of freshwater Hildenbrandia in China, providing more data and theoretical bases for phylogenetic investigation on freshwater Rhodophyta.

胭脂藻属Hildenbrandia属于红藻门Rhodophyta，真红藻纲Florideophyceae，胭脂藻目Hildenbrandiales，胭脂藻科Hildenbrandiaceae，在海洋和淡水环境中均有分布。由于该属植物有性生殖阶段不清，形态特征又简单，因此分类难度较大。本项目拟通过广泛的地理范围采样对中国淡水胭脂藻类群进行系统分类研究，运用光学和电子显微镜对植物体的形态结构特征进行观察，同时利用分子生物学手段对标本的多个目标基因进行扩增测序，基于多种方法构建系统发育树，综合多方面证据构建其系统发育关系。在此基础上对该属植物传统的形态分类特征进行评价，进一步修订和完善其种类鉴定标准和分类体系，阐明其系统演化地位和属内各种间的亲缘关系。本项目对丰富我国的淡水胭脂藻属种类多样性和地理分布多样性有重要科学意义，并可为淡水红藻植物系统演化研究提供更多的数据支持和理论基础。

胭脂藻属Hildenbrandia属于红藻门Rhodophyta，真红藻纲Florideophyceae，胭脂藻目Hildenbrandiales，胭脂藻科Hildenbrandiaceae，在海洋和淡水环境中均有分布。该属植物形态特征简单，分类难度大。本项目通过广泛的地理范围采样对淡水胭脂藻进行系统分类研究，运用显微镜对所采集的藻体形态结构特征进行了观察，利用分子生物学手段对所采集标本的目标基因（包括rbcL、SSU rRNA、COI、psaA、psbA）进行了扩增测序，基于贝叶斯法、最大似然法和邻接法构建了系统发育树，明确了该属内各种间的亲缘关系，进而对该属植物传统的形态分类特征进行了评价，对其种类鉴定标准和分类体系进行了修订和完善；同时对重点标本鸡公山胭脂藻H. jigongshanensis的叶绿体和线粒体基因组进行了高通量测序和拼接组装注释，利用系统发育基因组学方法构建了胭脂藻属系统发育树，综合多方面证据构建了该属植物科学的分类体系和系统发育关系；报道了淡水胭脂藻一新种Hildenbrandia japananense F. NAN, J. HAN, J. FENG, J. LV, Q. LIU, X. LIU & S. XIE，发现传统的形态分类特征包括藻体高度和细胞直径，在不同的环境条件下是可变的，不适合作为胭脂藻属植物种类鉴定的依据，对于胭脂藻属这一形态结构较为简单的类群，必须借助分子生物学证据和系统发育分析手段对其进行种类鉴定和系统发育分析；基于可靠的系统演化关系和各标本的地理分布式样，对其祖先起源时间和地理起源及扩散模式进行了推测，淡水胭脂藻的祖先起源地位于北美洲，然后逐渐向东加勒比海区域、拉丁美洲和欧亚大陆扩散，形成现代地理分布模式，阐明了胭脂藻属在红藻门植物中的系统演化地位和起源演化历史；对淡水胭脂藻重要的蛋白编码基因进行了基因替换率计算和正选择分析，发现了该属内重要蛋白编码基因均处于净化选择压力之下，且存在较多的共进化位点，阐明了该属植物的环境适应性演化特征。本项目丰富了我国淡水胭脂藻属种类多样性和地理分布多样性，为淡水红藻植物系统演化研究提供了数据支持和理论基础，也为其种群保护和恢复提供了一定的理论指导。