福建沿海砂壳纤毛虫壳体多态性及分子系统学研究

Tintinnids (Protozoa, Ciliate) are ubiquitous components of the microzooplankton community in marine ecosystem and are essential members of the transfer of nutrients and energy through microbial loop, thus play an important role in many fields, e.g. marine ecology, biogeography, environmental biology etc. The majority of the known tintinnid species has been established using minute differences in the shape, size, and surface texture of the lorica, although these features apparently have a considerable phenotypic plasticity, which was confirmed by recent studies. The lorica polymorphism, i.e. the features of lorica can be influenced substantially by its life cycle and environmental conditions, makes species identification and phylogeny highly questionable. In the meantime, evolutionary relationships of tintinnids are poorly known because molecular data of most groups are still lacking. In the proposed project, tintinnids will be collected from a variety of habitats from coastal waters off Fujian province. Based on the samples obtained, our project will integrate information of lorica morphology, infraciliature and multi-loci gene sequences to study the lorica polymorphism and molecular phylogeny of tintinnid ciliates. The proposed project will address how lorica polymorphism affects species identification and reconstruction of tintinnid phylogeny, and build a foundation for eventually taxonomic revision and phylogenetic analysis of the entire group. It will require inclusion of samples from understudied species, genera and families in phylogenies, strengthening knowledge of tintinnid evolution at different taxonomic levels. It will also facilitate to establish a tintinnid DNA bank for future research and contribute more sequences to international gene sequence database.

砂壳纤毛虫是海洋微型浮游生物群落的重要组成部分，作为微食物环中物质循环和能量流动的重要枢纽之一，该类群在海洋生态学、生物地理学及环境生物学等领域均具有重要的研究意义。由于诸多原因，国际间对该类群的多样性研究仍存有严重不足：已有工作基本上是建立在壳体形态对比等经典技术基础上。而近年来的研究表明，该类群壳体具有高度的多态性，使基于此所建立的种类鉴定与系统关系高度存疑；同时由于分子信息严重缺乏，使得从分子角度对系统关系的构建难以开展。本课题拟以福建沿海各类生境中砂壳纤毛虫为研究对象，采用光镜、电镜、银染与分子生物学研究手段，在整合壳体形态、纤毛图式与多基因位点联合分析的基础上，揭示该海域中基于现代研究手段的砂壳纤毛虫多样性信息，进而深入探讨壳体多态性在该类群中的分布特点与范围。在对该类群的系统关系进行重建的同时，填补福建海区该类群区系研究的空白、为国际纤毛虫DNA数据库的构建做出建设性的贡献。

砂壳纤毛虫隶属原生动物门、纤毛虫纲，是海洋微型浮游生物群落的重要组成部分。作为微食物环中物质循环和能量流动的重要枢纽之一，该类群在海洋生态学、生物地理学及环境生物学等领域均具有重要的研究意义。长期以来，国际间对该类群的分类学／系统学研究存有严重不足：对于不同类群之间的区分，已有工作基本上是建立在壳体形态比较等经典技术基础上。然而近年来的研究表明，该类群壳体具有高度的多态性，使基于此所建立的种类鉴定与系统关系构建高度存疑。同时，分子基因信息的严重缺乏，使得从分子角度对其系统关系的构建难以开展。本计划主要以福建沿海多种生境（河口低盐水体、沿岸水体、养殖水体、离岸开放水体等）为研究区域，以砂壳纤毛虫为研究对象，采用多元化的研究方法与技术，整合形态学（壳体形态特征、纤毛图式）与分子生物学信息（多基因标记联合分析），对该类群纤毛虫进行较为系统、深入的研究。本计划于2014-2016年间对福建沿海多种生境中砂壳纤毛虫类群进行了不同季节的采集，共采获样品超过150份。对样品中砂壳纤毛虫进行了壳体观察与记录。在种类准确鉴定的前提下，同步进行了单细胞DNA提取、多基因位点测序。共获得64个种／种群的120个基因片段信息。对其中一个种的纤毛图示进行了揭示。整合所获得的多基因位点信息构建了系统发育树并探讨了不同类群的系统发育地位与关系。本研究首次获得数种砂壳纤毛虫的基因片段信息，尤其是LSU及ITS1-5.8S-ITS2位点信息，揭示了其系统发育位置。本研究所获得的基因信息将上传至GenBank，为今后砂壳纤毛虫系统发育更深入的研究提供必需的数据，同时为国际纤毛虫DNA数据库的构建做出贡献。所获得的纤毛图示信息将为探讨纤毛图示与基因信息联合修正砂壳纤毛虫系统发育关系提供作证。