< br/>通信作者:guodh@xmu.edu.cn < br/>
(厦门大学海洋与地球学院,海洋生物多样性与全球变化研究中心,福建省海陆界面生态环境重点实验室,福建 厦门 361102)
(Marine Biodiversity and Global Change Research Center,Fujian Provincial Key Laboratory forCoastal Ecology and Environmental Studies,College of Ocean and Earth Sciences,Xiamen University,Xiamen 361102,China)
Pseudodiaptomidae; new species; Pseudodiaptomus zhengi; mtCOⅠ gene; Xiamen Bay
DOI: 10.6043/j.issn.0438-0479.201806017
备注
< br/>通信作者:guodh@xmu.edu.cn < br/>
记述了厦门湾的伪镖水蚤科(Pseudodiaptomidae G O Sars, 1902)1个新种——郑氏伪镖水蚤(Pseudodiaptomus zhengi Guo & Wang, sp. nov.).形态上,新种雌性腹部各节光滑无小刺、生殖节的侧前端和生殖厣的前端各具1排长刺,与海洋伪镖水蚤(P. marinus Sato, 1913)存在明显的形态差异; 两者基于线粒体细胞色素氧化酶Ⅰ(mtCOⅠ)基因序列的种间遗传差异为22.4%~23.7%.模式标本(2016年4月至2017年7月采集于厦门湾)保存于厦门大学海洋科技博物馆.
A new species of Pseudodiaptomidae,Pseudodiaptomus zhengi Guo & Wang,sp.nov.,which was misidentified as P.marinus Sato,1913 by Zheng et al.(1965),is described.The differences between this new species and P.marinus are as follows: all female urosome segments without rows of coarse teeth on their distal margins,a row of spinules located on the anterolateral margin of female genital segment,and a row of spinules located in front of female genital operculum.The mitochondrial gene cytochrome oxidase subunit Ⅰ(mtCOⅠ)gene sequences support the conclusion based on morphological data,with distinct divergence values 22.4% to 23.7% between P.zhengi and P.marinus.All types of specimens,which were collected from Xiamen Bay during April 2016 to July 2017,are archived in the Museum of Marine Science and Technology,Xiamen University.
引言
伪镖水蚤隶属于节肢动物门(Arthropoda von Siebold, 1848)甲壳动物亚门(Crustacea Brünnich, 1772)六肢幼虫纲(Hexanauplia Oakely, Wolfe, Lindgren & Zaharof, 2013)桡足亚纲(Copepoda Milne-Edwards, 1840)哲水蚤目(Calanoida GO Sars, 1903)伪镖水蚤科(Pseudodiaptomidae G O Sars, 1902)伪镖水蚤属(Pseudodiaptomus Herrick, 1884).它们大多数是低盐种类,广泛分布于近岸、河口及淡水水域,在河口生态系统中扮演着重要的角色[1-2].
作为一种优质的动物性饵料生物,伪镖水蚤在经济鱼类和虾蟹苗种培育中取得了良好的应用[3-5].本研究通过生态调查收集了厦门湾伪镖水蚤属.在样品分析过程中,发现伪镖水蚤属一新种,将其命名为郑氏伪镖水蚤(P. zhengi Guo & Wang, sp. nov.),并通过形态学和分子生物学方法对其进行了分类研究,以期为饵料生物种质数据库提供基础数据,为海洋生物的物种多样性研究提供参考.
1 材料与方法
1.1 样品采集与保存伪镖水蚤样品于2016年4月至2017年7月期间,使用浅水Ⅱ型和Ⅲ型浮游生物网采自厦门港附近海域(117.95°~118.33° E,24.40°~24.60° N).用于形态学观察的样品采用5%(质量分数)中性甲醛溶液固定,用于分子生物学分析的样品则保存于无水乙醇中.
1.2 形态观察在Motic体视显微镜(SMZ-168)下对样品进行观察及解剖,通过Olympus多功能显微镜(BX51)及Leica荧光立体显微镜(MDG41)拍摄光镜照片并测量体长数据.采用叔丁醇冻干法[6]对样品进行干燥后,用日立台式扫描电子显微镜(TM-1000)拍摄电镜照片.
1.3 线粒体细胞色素氧化酶Ⅰ(mtCO Ⅰ)基因序列扩增与分析采用EasyPure微量基因组DNA提取试剂盒(北京全式金生物技术有限公司)对单只伪镖水蚤的基因组DNA进行提取,具体方法参照试剂盒说明书.在K960热循环仪(杭州晶格科学仪器有限公司)上进行mtCO Ⅰ基因片段的扩增,PCR反应体系总体积50 μL,其中基因组DNA模板5 μL,正反向引物各0.6 μL(50 μmol/L),TaKaRa Premix Taq 25 μL,纯水18.8 μL.PCR反应程序为:94 ℃预变性4 min; 94 ℃变性1 min,40 ℃退火1 min,72 ℃延伸1 min,循环35次; 最后72 ℃充分延伸10 min.
PCR产物经电泳检测后,交由上海生物工程技术服务公司以Sanger法进行正反向测序,所采用的引物[7]为LCO-1490(5'-GGTCAACAAATCATAAAG-ATATTGG- 3')和HCO-2198(5'-TAAACTTCAGGG-TGACCAAAAAATCA-3').
通过DNAMAN7软件对获得的序列进行正反向拼接后,共同导入MEGA5软件进行多重序列比对,将两端截齐后获得637 bp的mtCO Ⅰ基因片段.使用MEGA5软件,以Jukes-Canter模型(同时考虑转换和颠换)计算遗传差异[8]; 以Tamura-Nei模型构建邻接(neighbor-joining, N-J)树,各分支的置信度经过重复抽样分析(bootstrap test)1 000次检验[9]获得,其中,以GenBank数据库(a)
中伪镖水蚤属分叉群(Ramosus group)的海洋伪镖水蚤(P. marinus)和日本海伪镖水蚤(P. nihonkaiensis)的序列为近缘参照,以同科Calanipeda aquaedulcis的序列为外源参照.2 结果与分析
2.1 郑氏伪镖水蚤,新种 Pseudodiaptomus zhengi Guo & Wang, sp. nov.P. marinus: 郑重等, 1965: 102-104, 图46(a)~(h)[2]; 陈清潮和章淑珍, 1965:80, 图版30图6~11[10].该新种的形态见图1和图2(a)~(c),(e)~(f).模式标本由王博文等采自厦门湾(117.95°~118.33° E,24.40°~24.60° N),保存于厦门大学海洋科技博物馆,其中:正模(XOB-PC-PZ 001♀),配模(XOB-PC-PZ 002♂),副模(XOB-PC-PZ 003-030, 14♀14♂).
雌性:体长(1.40±0.07)mm(1.31~1.54 mm,n=10).体形较细长,额部可见中央眼,头部与第1胸节不愈合,第4和第5胸节愈合.头胸部后侧角向下、向外延伸为刺状突起(图1(a), 图2(a)).腹部分为4节,各节的后缘光滑,均无小齿(图1(a)和(c),图2(c)).生殖节腹面有发达的生殖突起(图1(c), 图2(c)),侧前端有1排长刺,生殖厣的前方也有1排长刺(图2(e)和(f)).尾叉长度约为宽度的3.5倍,在内侧第1和第2根刚毛之间有1根细毛.第1触角分22节,向后伸展时不超过生殖节末端(图1(a)).第5胸足单肢型,左右对称,分5节,无内肢,外肢3节.第5胸足第1节最短; 第2节较粗短,末端靠外侧有1个小刺; 第3节细长,长度约为宽度的3倍,外缘近末端处有1个小刺; 第4节有1个小的外缘刺和1个内缘长突起,突起由本节末端向前延伸形成,其内缘呈锯齿状; 第5节短,与末端刺愈合形成1个长刺,其内缘基部叉生出1个小刺(图1(e)).
雄性:体长(1.08±0.05)mm(1.03~1.20 mm,n=10).体形与雌性相似,但头胸部后侧角的刺状突起向后延伸且较雌性的小(图1(b)).腹部分为5节,前4节的后缘均有小齿(图1(b), 图2(b)).尾叉长度约为宽度的3倍,在内侧第1和第2根刚毛之间有1根细毛.第1触角向后伸展时可超过末胸节; 右触角特化为执握触角,分21节,第13~17节膨大,第18~19节之间为活动关节(图1(d)).第5胸足不对称,双肢型.右足第2基节外侧有1列小刺毛; 内肢1节,呈V型,由1个长刺和1个三叉刺组成; 外肢分3节,第1节末端有1个小刺和1个分叉的长刺,第2节近末端有1个大刺,第3节弯曲,呈爪状.左足第2基节外侧有1列小刺毛,内侧有1个小突起; 外肢分2节,第1节末端具有1个长的外缘刺,第2节扁平,中部近下方具有1个较大的外缘刺和1列小刺,末端近三角形,有1个顶端刺; 内肢单节,片状,其长度超过外肢第2节中部(图1(f)).词源:新种以我国著名的海洋浮游生物学家郑重教授(Prof. Zheng Zhong, 1911—1993)命名,旨在纪念他对中国海洋浮游生物学的杰出贡献.生物学:雌性个体带单个卵囊.地理分布:中国福建省厦门湾.
(a)雌性背面观;(b)雄性侧面观;(c)~(d)雌性后体部侧面观;(e)~(f)雌性生殖节腹面观.
2.2 基于mtCOⅠ基因序列的3种伪镖水蚤亲缘关系比较3种伪镖水蚤mtCOⅠ基因序列的相对遗传差异,结果表明(表1):郑氏伪镖水蚤不同个体的种内相对遗传差异为0~2.0%,采自西班牙、德国和韩国的海洋伪镖水蚤不同个体的种内相对遗传差异为0~2.4%.郑氏伪镖水蚤与海洋伪镖水蚤、日本海伪镖水蚤的种间相对遗传差异分别为22.4%~23.7%和19.5%~19.8%; 海洋伪镖水蚤与日本海伪镖水蚤的相对遗传差异则为22.4%~23.2%.
基于mtCOⅠ基因序列构建的N-J系统发育树显示(图3):3种伪镖水蚤之间以100%的置信度独立成群.郑氏伪镖水蚤与日本海伪镖水蚤以较高的置信度(92%)聚为一支,表明两者亲缘关系较近; 采自不同海区的海洋伪镖水蚤单独聚为一支.C.aquaedulcis作为外源参照在系统发育树的最外层.
3 讨 论
世界海洋物种目录(World Register of Marine Species)目前已记录伪镖水蚤属有效种79种(不包括亚种)[11],印度-太平洋有58种[12-16],中国有27种[17-18].本新种雄性第5胸足的右足内肢分叉,外肢第1节外刺分叉(图1(f)),因此属于伪镖水蚤分叉群的希氏亚群(hickmani subgroup)[19]; 希氏亚群目前已知有9种,它们的雌性腹部第1~3节后缘均具齿,这与本新种明显不同.
郑重等[2]早期对中国海洋浮游桡足类进行分类鉴定时,虽然发现采自厦门的伪镖水蚤与前苏联学者Бродский[20]所描述的海洋伪镖水蚤在形态上稍有差
表1 3种伪镖水蚤mtCOⅠ基因序列的相对遗传差异
Tab.1 Pairwise genetic differences of mtCOⅠ gene sequences between three species of Pseudodiaptomus%图3 基于mtCOⅠ基因序列构建的3种伪镖水蚤的N-J系统发育树
Fig.3 N-J phylogenetic tree of three species of Pseudodiaptomus based on the mtCOⅠ gene sequences本新种形态上与海洋伪镖水蚤极为相似,但它们的雌性个体仍存在明显的不同(表2).郑重等[2]指出Бродский描述的海洋伪镖水蚤雌性第5胸足第3节顶端外叉的内缘基部无小刺,雄性生殖节后缘无小齿,这可能与胸足的观察角度和生殖节放大倍数小有关; Tanaka[22]的描述弥补了上述研究的不足.郑氏伪镖水蚤与海洋伪镖水蚤的雌性个体存在明显的不同:1)郑氏伪镖水蚤腹部各节后缘光滑无小刺(图1(a)和(c),图2(c)),而海洋伪镖水蚤腹部第1~3节后缘有小齿(图2(d)); 2)郑氏伪镖水蚤生殖节腹面在生殖厣前端有1排长刺(图2(e)和(f)),而海洋伪镖水蚤则是由1排长刺和多排短刺组成2个半月形刺斑[23]; 3)郑氏伪镖水蚤在生殖节的侧前端有1排长刺(图1(c),图2(e)),而海洋伪镖水蚤在生殖节右侧中部则由多排小刺形成刺斑[22].雌性生殖节小刺的分布表明其在伪镖水蚤种类鉴定中具有一定的分类价值,小角水蚤属(Pontellina)的相关研究也得到了类似的结果[26].
表2 郑氏伪镖水蚤与海洋伪镖水蚤雌性个体主要形态特征的比较
Tab.2 Comparison of morphological characteristics between female P. zhengi and P. marinus与动物细胞核DNA相比,线粒体DNA进化速率快,其中mtCOⅠ基因片段是研究海洋桡足类种间分化的理想条形码基因[27].采自韩国的5种伪镖水蚤mtCOⅠ基因片段序列的种间遗传差异在17.6%~26.7%之间[28]; 南西伪镖水蚤(P. nansei)与采自韩国和日本的指状伪镖水蚤(P. inopinus)的种间遗传差异分别为23%~25%和26%~27%[14]; 韩国伪镖水蚤(P. koreanus)与采自韩国和日本的指状伪镖水蚤的种间遗传差异分别为14%~22%和14%~17%[15].本研究中郑氏伪镖水蚤与海洋伪镖水蚤、日本海伪镖水蚤的种间遗传差异分别为22.4%~23.7%和19.5%~19.8%(表1),达到了上述研究报道的伪镖水蚤种间遗传差异水平,支持郑氏伪镖水蚤为一个独立的新种.
从分子遗传距离分析,郑氏伪镖水蚤与日本海伪镖水蚤的亲缘关系更近; 构建N-J系统发育树的结果也表明郑氏伪镖水蚤在进化地位上更靠近日本海伪镖水蚤(图3).但从形态观察分析,郑氏伪镖水蚤和海洋伪镖水蚤更相似,两者雄性个体的第5胸足右足外肢第1节外刺分叉,属于伪镖水蚤分叉群的希氏亚群; 而日本海伪镖水蚤雄性个体的第5胸足右足外肢第1节外刺不分叉,属于伪镖水蚤分叉群的锯尾亚群(serricaudatus subgroup)[19, 29].伪镖水蚤的种间关系在形态特征和遗传差异之间存在一定矛盾,这与多管水母属(Aequorea)的研究结果类似[30],表明利用形态特征和分子标记来共同探讨浮游动物不同分类阶元界限的划分及系统进化关系值得进一步深入研究.
致谢:本研究得到了福建省海陆界面生态环境重点实验室“海陆界面生态环境长期观测计划Ⅰ期(2017—2026)”九龙江河口-厦门湾共享航次的采样支持; 实验过程中得到了自然资源部第三海洋研究所林茂研究员、王春光副研究员和陈小银助理研究员的诸多帮助; 日本再生生物科学研究所久保田信博士为本研究提供了部分日文文献,特此致谢.
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