深海囊螂科贝类生物多样性及分子系统学研究

Vesicomyidae clams are a common group of animals lived in hydrothermal vent, cold-seep and organic sediment habitats. Because of the restriction of deep-sea sampling techniques, the taxonomy and molecular systematics of this group were only studied recently. Due to the high similarity in morphology, taxonomy status of these clams was still controversial. In present proposal, DNA barcoding techniques will be applied to identify the collected clam samples, and to estimate genetic diversity and species diversity. The evolutionary relationship among genus/species in family vesicomyidae will be inferred based on mtDNA and nuclear gene sequences. Finally, two hypothesis regarding the origin and evolution of deep sea vesicomyidae clams, “recent invaders” vs. “ancient lineages”, will be tested using molecular clock approach. The output of this project will help to clarify the taxonomy status of vesicomyidae clams, increase the new evident of deep-sea biodiversity which could benefit their conservation. Moreover, the results will also increase our understanding about the origin and evolution history of deep sea animals.

深海囊螂科贝类是热液、冷泉和有机沉积物等深海还原性生境最常见的类群之一，是生物地理区系和生态学研究的理想对象。由于深海探测和取样技术的限制，深海囊螂科贝类的分类及分子系统学研究起步较晚，加之部分物种在形态上难于区分，因此目前的分类系统比较混乱。本项目以深海囊螂科为研究对象，通过DNA条形码技术对太平洋东西两侧分布的囊螂科进行种、属的分子鉴定，检验该类群的遗传多样性和物种多样性。并通过线粒体和核基因多标记分子系统发生分析，了解深海囊螂科属和种之间的系统发育关系，以及探讨深海囊螂科的起源是符合“近代浅海入侵”假说还是“古老的支系”假说。本项目的结果将有助于厘清深海囊螂科属和种的分类地位，为评估深海生物类群的生物多样性增加新的资料，从而为深海生物资源保护提供依据。同时，也将为深海生物起源和进化历史研究提供新的证据。

深海囊螂科贝类是热液、冷泉和有机沉积物等深海还原性生境最常见的大型底栖生物类群之一，是研究生物地理区系和生态学的理想对象。由于深海采样技术的限制，对于深海囊螂科贝类的分类及分子系统学研究还有很多问题，尤其部分物种在形态上难于区分，因此目前的分类系统比较混乱。本项目以深海囊螂科为研究对象，通过DNA条形码技术对太平洋东西两侧分布的囊螂科进行种水平的分子鉴定。通过线粒体和核基因多标记分子系统发生分析，分析了深海囊螂科的系统发生关系。此外，我们对囊螂科线粒体全基因组进行了比较分析。来自线粒体COI序列的分析结果揭示出56个疑似种和潜在的条形码间隙，证明了DNA条形码方法可以用来鉴定囊螂蛤物种。研究结果还显示，很多囊螂蛤物种具有广泛的地理分布，甚至是跨大洋的分布。同时，在囊螂蛤物种中也存在着群体分化的现象。系统发生分析显示囊螂蛤科为单系发生，其中4个主要的支系（cordata-group，gigas-group，Calyptogena和Vesicomya）作为属具有其确定性及稳定性。通过本项目获得了8个新的囊螂蛤物种的线粒体全基因组序列。综合已发表的数据，对囊螂蛤线粒体全基因组进行了比较分析。结果发现囊螂科贝类线粒体基因组的共性与特性：所有线粒体基因皆在一条编码链上；线粒体基因碱基含量趋势为T>A>G>C，且AT含量均在63%以上；起始密码子主要偏好使用ATN，GTG次之；终止密码子偏好使用TAN；含有22个tRNA，且大都能折叠成标准的三叶草结构。通过正选择分析发现，在囊螂科12个蛋白基因（除atp8外）中，有9个蛋白基因（atp6、cox2、cox3、cytb、nad1、nad2、nad4、nad5和nad6）可以观测到正选择位点。本项目的结果可以帮助深海囊螂科的分类修订，为评估深海生物类群的生物多样性增加新的资料。此外，研究结果也将为深海贝类的进化和适应性研究提供证据。