隐杆线虫属资源调查与系统分类研究

Caenorhabditis elegans and other Caenorhabditis spp. are important model nematode species for research in developmental biology and genetics. However, the taxonomy of the genus Caenorhabditis is under-developed. Few Caenorhabditis species especially those very close to C. elegans are described to date. Besides, many of the previous descriptions are inadequate by present standards. Recent work reveals the real habitats of Caenorhabditis spp. are decay fruits or other plant tissues instead of soil. With these provisos in mind, a nationwide investigation from mainland China to Hong Kong on Caenorhabditis spp. is initiated for the first time. Some new nematode species as well as new biotypes of C. elegans may be found from this survey, which will add the value of C. elegans as a model system. In addition, we propose to use a very detailed description style. Detailed morphology with line drawings and SEM observations, and molecular phylogeny based on ribosomal DNA sequences including the small subunit (SSU or 18S rDNA), large subunit (LSU or 28S rDNA) D2/D3 and internal transcribed spacer (ITS), will be performed to characterize important Caenorhabditis species. The result will not only contribute to the taxonomy of the genus Caenorhabditis, but also enhance the quality of nematode species description that will facilitate the development of the morphology and taxonomy of nematodes in China.

秀丽隐杆线虫是当代生命科学研究的最重要的模式生物之一，但其丰富的个体发生知识对系统发生的认识只产生了有限的推动，一个重要原因是整个隐杆线虫属的分类学研究却至今仍很不完善，报道的种类少尤其尚缺秀丽隐杆线虫近缘姊妹种，物种描述粗糙甚至空缺。近年的研究揭示了隐杆线虫属的主要栖息地是腐烂的植物组织而非土壤，本项目首次充分利用我国丰富的植物分布，开展隐杆线虫属的资源调查与分类学研究，将可能发现线虫新种和秀丽隐杆线虫的新生物型，为遗传学和发育生物学研究提供重要的线虫模型资源。此外，本研究追求完善的描述风格，将对每一种重要线虫类群进行细致的形态描述和分子系统发育分析，即将采用三组图片（墨线图、光学图片、扫描电镜图片）全面展示每一种重要线虫种类的完整形态，同时测定并分析18S（SSU）、28S（LSU）和ITS序列，力争突破传统线虫分类学研究的粗放模式，希望能为开创我国线虫分类学研究的新局面起到先导作用。

线虫学是一门起步迟的学科，它的兴起落后于与之相平行的昆虫学和真菌学几十年甚至上百年，但是，基于线虫对人类社会的重要作用，这是一门极具发展潜力的学科，也许几十年以后它将成为生命科学中最具吸引力的学科之一。本研究采用微分干涉差（DIC）显微镜和扫描电子显微镜（SEM）技术，同时测定核糖体DNA序列，包括小亚基SSU（18S）基因和大亚基LSU（28S）基因的Ｄ2-D3区域以及ITS2 rDNA序列，描述了3种具有模型线虫作用的自由生活型小杆线虫新种：中国隐杆线虫新种Caenorhabditis sinica sp. n., 惠州小杆线虫新种Phasmarhabditis huizhouensis sp. nov.和罗浮小杆线虫新种Alloionema luofuensis, sp. nov.。中国隐杆线虫新种以非正式学名C. sp. 5被使用了若干年，它的基因组全序列已于2011年被测定，但是它的物种命名和描述却直到本研究才补上。当前线虫命名危机严重，线虫分类学和物种描述应得到更多重视。惠州小杆线虫新种是重要软体动物害虫（蛞蝓）的寄生线虫P. hermaphrodita的近缘种，惠州小杆线虫新种不仅可能成为它的姊妹寄生线虫的有用模型线虫，它本身可能也具有生物防治软体动物害虫的前景。罗浮小杆线虫新种不仅在系统发育树上亲缘于重要的脊椎动物寄生线虫Strongyloides spp. 和蛞蝓寄生线虫A. appendiculatum，在保守形态上也与这些寄生线虫保持着较大的同源性，因此罗浮小杆线虫新种可作为它的重要姊妹寄生线虫比较生物学研究的理想模型线虫。此外，本研究还发现罗浮小杆线虫新种的保守序列18S和28SＤ2-D3 rDNA序列在种群内的变动较大，明显区别于其它土壤自由生活型线虫，罗浮小杆线虫新种的遗传学值得今后深入研究。