旋唇纲、寡膜纲和前口纲纤毛虫原生动物研究：系统发育中的亲缘关系探讨

摘要

纤毛虫门隶属原生生物界,原生动物亚界,是形态上最复杂和最高等的单细胞真核生物,在进化上具有特殊的地位。然而,由于纤毛虫复杂的生活史和丰富的多样性,使得基于形态学/形态发生学特征构建系统受到很大限制,且不同系统之间存在很大的差异。而目前基于分子标记所涉及类群、基因均十分有限,越来越多的研究者已认识到这极易造成分子树与真实系统树之间的差别。因此,大量纤毛虫类群的系统关系仍处于未知、半知甚至空白状态,大量探索性研究等待深入,大量的争议、混乱和错误等待修订。
　　 基于上述问题,本工作于2004-2008年间采集了青岛沿岸为主的山东沿海多类生境(潮间带、岩礁、泥沙底质、自由开放水域、入海口、水产养殖/育苗水体等)中的多种旋唇纲、寡膜纲和前口纲纤毛虫,开展了以分子系统学为主的研究,通过多基因测序、大量增加测序物种/种群、改进数据分析方法等手段,来提高分子系统分析的可靠性。同时,在当前可用分子信息欠缺的前提下,我们结合本研究室在纤毛虫形态学/发生学研究中的优势,采用结合和参照形态学、发生学的资讯,讨论分子系统学的结果的工作路线,尽可能地避免研究技术所带来的缺陷。
　　 主要成果包括:
　　 1)首次构建了14属21种旋唇纲纤毛虫的转录间隔区2的二级结构。14个属分别为:异列虫属Anteholosticha,偏角毛虫属Apokeronopsis,博格氏虫属Bergerilla,双轴虫属Diaxonella,斜额虫属Epiclintes,全列虫属Holosticha,后尾柱虫属Metaurostylopsis,新列虫属Nothoholosticha,拟双棘虫属Parabirojimia,砂隙虫属Psammomitra,伪尾柱虫属Pseudourostyla,伪小双虫属Pseudoamphisiella,伪角毛虫属Pseudokeronopsis,趋角毛虫属Thigmokeronopsis)
　　 2)建立了尾柱目下1个新亚目:拟双棘虫亚目Parabirojimina Yi et al.2008,并提升了1个新阶元:砂隙虫科Psammomitridae。
　　 3)对旋唇纲纤毛虫国际间长期系统地位混乱以及未明的5个属9个种的系统位置做了调整和确认。9个种分别为:厚偏角毛虫Apokeronopsis crassa,波氏偏角毛虫Apokeronopsis bergeri,斯特后尾柱虫Metaurostylopsis struederkypkella,盐后尾柱虫Metaurostylopsis salina,中华后尾柱虫Metaurostylopsis sinica,斯太克趋角毛虫Thigmokeronopsis stoecki,拉氏伪小双虫Pseudoamphisiella lacazei,泡状伪小双虫Pseudoamphisiella alveolata,相似拟双棘虫Parabirojimia similis。
　　 4)首次从分子系统学的角度详细探讨了游处目的内部亲缘关系:“典型”的游仆虫为多源发生,分为明显的两支;双眉虫复合属之间存在较深的分化;游仆虫科分为五个稳定的分支;五种盾纤虫之间的种间分化要远远高于其它近缘属内部的种间分化。此外,本工作以该类群为研究对象,探讨了多基因联合分析在纤毛虫系统分析中的应用前景:联合数据集因为包含更多地有效信息,因此结果具有更高的可信度
　　 5)对寡膜纲纤毛虫国际间长期系统地位混乱以及未明的6个种的系统位置做了调整和确认。6个种分别为:丝状小尾丝虫Uronemella filificum,查匹克帆口虫Pleuronema czapikae,中华帆口虫Pleuronema sinica,裂纱虫属未定种Schizocalyptra sp-WYG07060701,艾斯特裂纱虫Schizocalyptra aeschtae,拟四膜虫属未定种Paraterahymena sp.。
　　 6)首次构建了盾纤亚纲内20个属30个种的小核糖体亚基基因的V4区的二级结构:Helix E23_7末端环区的大小能够将嗜污目和帆口目明显区分开。20个属分别为:平腹虫虫属Homalogastra,伪康纤虫属Pseudocohnilembus,后阿脑虫属Metanophrys,异阿脑虫属Mesanophrys,Anophyroides,嗜污虫属Philasterides,迈阿密虫属Miamiensis,拟尾丝虫属Parauronema,Plagiopyliella,Thyrophylax,内扇虫属Entorhipidium,内盘虫属Entodiscus,尾丝虫属Uronema,小尾丝虫属Uronemella,拟阿脑虫属Paranophrys,康纤虫属Cohnilembus,Schizocaryum,帆口虫属Pleuronema,裂纱虫属Schizocalyptra,膜袋虫属Cyclidium。
　　 7)以盾纤亚纲为研究对象,首次探讨了形态学数据与基因序列联合建树在纤毛虫系统分析中的应用前景。
　　 8)对前口纲纤毛虫国际间长期系统地位混乱以及未明的5个种的系统位置做了调整和确认,并探讨了增加环境未定种序列对纤毛虫分子系统树构建的影响。5个种分别为:偏榴弹虫未定种Apocoleps sp-WYG07060702,Apocoleps sp-FXP07101005,巨大偏榴弹虫Apocoleps magnus,纺锤披巾虫Tiarina fusa,诺兰德虫属未定种Nolandia sp-WYG07050702。
　　 此外,本文完成了对旋唇纲、寡膜纲和前口纲内部44个种的小核糖体亚基基因、26个种的转录间隔区、15种旋唇纲纤毛虫的alpha微管蛋白基因、以5种旋唇纲纤毛虫的组蛋白H4基因的测序和提交。

目录

文摘

英文文摘

引言

材料与方法

研究结果

第一篇 旋唇纲的分子系统学研究

第一章 基于联合数据集对游仆虫目系统地位和内部亲缘关系的探讨

第二章 基于PCR-RFLP、ITS2序列和ITS2二级结构分析辨别四种形态相似的尾柱目纤毛虫

第三章 基于SSrRNA基因及ITS1-5.8S-ITS2区域序列对伪角毛虫属(旋唇纲,尾柱目)内三个形态相似种的系统地位探讨

第四章 两个系统地位不明属——伪小双虫属与伪双棘虫属(旋唇纲,尾柱目)的分子系统学研究

第五章 偏角毛虫属、后尾柱虫属、趋角毛虫属(旋唇纲,尾柱目)的系统地位探讨

第六章 收缩砂隙虫的系统地位研究:SSrRNA和alpha-tubulin基因显示该属为尾柱类纤毛虫

第七章 利用SSrRNA基因和ITS1-5.8S-ITS2区域对假列虫属的分子系统学地位以及对广义全列虫属内部亲缘关系的探讨

第八章 基于多基因序列对尾柱目(纤毛虫门,旋唇纲)内部阶元系统关系的探讨以及不同基因间的同质性分析

第二篇 寡膜纲的分子系统学研究

第九章 基于基因序列和形态学特征联合数据集对盾纤亚纲(纤毛虫门,寡膜纲)内部阶元系统关系的初探

第十章 基于SSrRNA基因序列对六种寡膜纲纤毛虫的系统地位研究

第三篇 前口纲的分子系统学研究

第十一章 增加环境未定种对构建前管目(纤毛虫门,前口纲)系统树的影响

参考文献

附录:个人信息、教育背景、博士在读期间奖罚情况

2006-2009年博士在读期间已发表/已接收的首作者文章目录:

致谢