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文章信息
- 陈龙, 冯伟涛, 林逸涛, 卢素雅, 汪安泰
- CHEN Long, FENG Weitao, LIN Yitao, LU Suya, WANG Antai
- 斯库台涡虫属一新种(单肠目, 斯库台科)及其分子系统学分析
- A New Species of Genus Scutariella (Rhabdocoela: Scutariellidae) and Molecular Phylogenetic Analysis
- 四川动物, 2018, 37(1): 74-81, 86
- Sichuan Journal of Zoology, 2018, 37(1): 74-81, 86
- 10.11984/j.issn.1000-7083.20170273
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文章历史
- 收稿日期: 2017-09-02
- 接受日期: 2017-11-30
首例切头类涡虫于1846年在圣地亚哥Santiago被发现,当时将其归属于环节动物门水蛭类(Moquin-Tandon,1846)。之后,因其体表光滑、具吸盘,组织学结构具有扁形动物特征,建立了切头纲Temnocephalida,分类地位介于“涡虫纲Turbellaria”与吸虫纲Trematoda之间;经过对其形态、分类、分布等的研究,又将其归为“涡虫纲切头目Temnocephalida”(唐仲璋,1959)。随着分子系统学技术的发展与研究的深入,原“涡虫纲”内容发生很大变化:无肠目Acoela被移出扁形动物门Platyhelminthes,其余物种被划分为链虫纲Catenulida与被杆体纲Rhabditophora,切头目降为切头亚目Temnocephalida,归属于单肠目Rhabdocoela(汪安泰等,2005a)。
斯库台涡虫属Scutariella隶属于扁形动物门被杆体纲单肠目斯库台科Scutariellidae。该科物种体表光滑,无纤毛,头部有触角,尾端有吸盘,部分种类具有柄,静止时,随水流摆动,以吸盘吸附在甲壳类额剑、足、口器等部位(Ohtaka et al., 2012),移动时呈尺蠼式运动;具有吸食宿主血淋巴的习性,被认为是研究自由生活、外共生、寄生生活方式转变的重要素材(Williams,1986)。一般认为其触角、吸盘及柄为重要分类依据(Joffe et al., 1998)。
该属迄今记录4种,即Scutariella didactyla Mrazek,1907、S. georgica Joffe & Djanashvili,1981、S. stammeri Matjasic,1958及S. japonica (Matjasic,1990),其中,S. japonica最早的学名是Caridinicola sinica Matjasic, 1990, 后由Kawakatsu等(1999)重新定名为日本斯库台涡虫S. japonica。亚洲仅记录日本斯库台涡虫(Kawakatsu et al., 1999)。据Ohtaka等(2012)报道,日本斯库台涡虫在日本和中国东南区域有分布。
本研究在广东省河源市溪流内采集到斯库台涡虫属标本,对其展开形态学、组织学、分类学以及18S rDNA和28S rDNA系统进化分析,并与日本斯库台涡虫做了仔细对比与讨论,最后鉴定为中国斯库台涡虫,新种Scutariella sinensis sp. nov.。
1 材料方法 1.1 采集与培养标本采自广东省河源市东源县(115°3′E,23°58′N)水沟。用200目浮游生物网在水沟中来回扫网,网内物置于桶中摆洗,静置10 min,用60目网滤除粗渣,最后用200目网浓缩后装入保鲜盒,带回实验室分离。分离的涡虫在器皿中饥饿处理备用。
1.2 标本制备方法同林逸涛等(2017),使用生境水配制的5%~7%乙醇麻醉液处理标本,改良Bouin氏液(甲醛:乙酸:饱和苦味酸:水=15: 8: 70: 7)固定1 h,水洗2 d。石蜡切片与模式标本制作使用HE染色法,常规方法制片。石蜡切片使用莱卡切片机(Leica RM2235),切片厚6 μm。
1.3 分子系统学分析试剂及方法见林逸涛等(2017)。18S rDNA引物为TimA、TimB和Poly18SR2,28S rDNA引物为LSU5、LSUD6-3、Poly28SF1和Poly28SR2(表 1)。所用引物均由上海生工生物工程技术服务有限公司合成。分子系统学分析所用序列均来源于GenBank(表 2)。本文将中国斯库台涡虫3个个体与切头总科Temnocephaloidea中4属各1种,单肠目中3亚目涡虫各3种,吸虫纲Trematoda中3种,水螅纲Hydrozoa中1种的18S rDNA和28S rDNA基因拼接序列,MEGA 6.0进行序列对比,删减序列至最短。使用MEGA 6.0与MrBayes分别完成最大似然树与贝叶斯树构建,其中,贝叶斯树用FigTree v1.4.3修饰并导出。
基因 Gene |
引物 Primer |
参考文献 References |
序列 Sequence(5’-3’) |
PCR条件 PCR conditions |
TimA | Nóren et al., 1999 | F:AMCTGGTTGATCCTGCCAG | TimA/Poly18SR2:95 ℃(5 min 10 s);30×;72 ℃(5 min) TimA/TimB:95 ℃(5 min 10 s);30×;72 ℃ (5 min) |
|
18S rDNA | TimB | Nóren et al., 1999 | R:TGATCCATCTGCAGGTTCACCT | |
Poly18SR2 | Tessens et al., 2014 | R:GCMRGKTCACCTACRGAAACCTTGTT | ||
LSU5 | Littlewood et al., 2000 | F:TAGGTCGACCCGCTGAAYTTA | LSU5/LSUD6-3:95 ℃(5 min),30×,72 ℃ (5 min) Poly28SF1/Poly28SR2:95 ℃(5 min),30×,72 ℃(5 min) |
|
28S rDNA | LSUD6-3 | Littlewood et al., 2000 | R:GGAACCCTTCTCCACTTCAGTC | |
Poly28SF1 | Tessens et al., 2014 | F:TGAAAAGAACTTTGAAGAGAGAGT | ||
Poly28SR2 | Tessens et al., 2014 | R:TGCTACTRCCACCAAGATCTRCWCC |
物种 | 18S rDNA | 28S rDNA |
Scutariella sinensis sp. nov. seq.1 | MF773690 | MF773687 |
Scutariella sinensis sp. nov. seq.2 | MF773691 | MF773688 |
Scutariella sinensis sp. nov. seq.3 | MF773692 | MF773689 |
Diceratocephala boschmai | KC517073 | — |
Temnosewellia minor | AY157183 | AY157164 |
Temnocephala fasciata | KC869834 | KC869888 |
Didymorchis sp. | AY157182 | AY157163 |
Gieysztoria iberica | KC529461 | KC529592 |
Gieysztoria acariaia | KC529470 | KC529601 |
Gieysztoria knipovici | KC529463 | KC529594 |
Typhloplana viridata | KC529484 | KC529615 |
Thalassoplanella collaris | KC529483 | KC529614 |
Kytorhynchus sp. | KC529400 | KC529526 |
Acholades asteris | KC869826 | KC869879 |
Adenopharynx mitrabursalis | KC529520 | KC529641 |
Gnathorhynchus inermis | KJ887402 | KJ887524 |
Progyrator mamertinus | KJ887401 | KJ887493 |
Rogneda verveckeni | KJ887413 | KJ887564 |
Fasciolopsis buski | L06668 | — |
Nanophyetus schikhobalowi | LN871816 | — |
Schikhobalotrema huffmani | KY852461 | — |
Hydra zhujiangensis | HQ392527 | — |
b.脑brain,e.眼eyes,eg.嗜曙红腺eosinophilic glands,g.生殖腔gonocoel,go.生殖孔genital opening;i.肠intestines,m.口mouth,o.卵巢ovary,od.输卵管oviduct,p.咽pharynx,pg.咽腺pharyngeal glands,ps.交配刺penis stylet,rs.受精囊receptaculum seminalis,s.吸盘sucker,t.精巢testis,te.触角tentacle,vd.输精管vas deferens,vg.卵黄腺vitelline glands,vgd.卵黄腺管vitelline glands duct,vs.储精囊vesicula seminalis。
2 结果 2.1 中国斯库台涡虫,新种Scutariella sinensis sp. nov. Wang & Chen(图 1,图 2)模式标本:正模PLA-Sc001(扁形动物门-斯库台涡虫属),整装片,于2017年1月采自广东省河源市(115°3′E,23°59′N)水沟,水温18 ℃,采集人张吕。副模PLA-Sc002,整装片;PLA-Sc003,连续切片,采集记录同正模。所有标本均保存于中国科学院国家动物博物馆。
整体形态:虫体扁平,光滑,乳白色,长2 460~2 610 μm,宽300~330 μm(n=3,图 1:A~B;图 2:A)。2个触角位于虫体前端,呈指状,分7节,可伸缩,长70~96 μm,基部长约180 μm,基部宽约100 μm(图 1:A~D;图 2:A),口位于两触角间,花萼状。咽位于口道后方,呈子弹头形,长600~640 μm,基部宽100~120 μm(n=3),其上分布有丰富的神经细胞。咽后连接肠道,咽与肠交界处的外侧分布有咽腺(图 1:C~D;图 2:A)。两眼点对称分布于虫体前1/3处,呈半月状,凹面向内,长26~ 29 μm,宽16~17 μm(n=3)。脑位于眼点腹侧,具脑室(图 1:C~D,H)。肠为长筒状,长960~1 000 μm,宽70~80 μm(n=3)。虫体尾部具“C”形吸盘,不具柄。
生殖系统(图 1:C~G;图 2:A~D):雄性生殖系统由精巢、输精管、储精囊、交配刺构成。精巢呈椭圆形,位于肠的前1/3两侧,长200~215 μm,宽100~129 μm(n=3)。精巢的前部为精子,后部为精原细胞。输精管基部膨大与精巢前部融合,具贮存精子的作用。2条输精管向体中轴延伸汇合为输精总管,再向后延伸连接至储精囊。储精囊位于肠的前1/3处的腹侧,近球形,长51~61 μm,宽38~42 μm(n=3)。交配刺起始于储精囊,呈细管状,长446~451 μm(n=3),外被套膜,末端开口于生殖腔。生殖腔位于咽后肠前端腹侧,长80~85 μm,宽54~57 μm(n=3)。生殖腔周围组织内分布有卵壳腺。雌性生殖系统由卵巢、受精囊、输卵管和卵黄腺构成。卵巢位于肠的前1/3位置的腹侧,2个精巢之间,球形,长130~132 μm,宽135~138 μm(n=3),其右后方有1根输卵管通往生殖腔后端。输卵管两端管径较大,长117~140 μm (n=3)。受精卵经输卵管移至生殖腔完成剩余发育过程。受精囊位于卵巢和输卵管交界处,球形,长41~42 μm,宽30~35 μm(n=3),储存有异体精子。2条卵黄腺始于咽后两侧,沿肠道两侧向后延伸,在肠道后部背侧汇合,整体呈显著的“U”型。卵黄管分别从左侧卵黄腺前1/3处与右侧卵黄腺1/2处发出,共同汇合于输卵管近受精囊一端。所有标本中均发现大型卵黄腺细胞。
2.2 分子系统学结果18S rDNA和28S rDNA均具有高度保守性,因此常将二者作为确定物种进化地位的重要依据,并以此判断物种间亲缘关系。本研究中最大似然树和贝叶斯树的拓扑结构基本一致(图 3)。珠江水螅Hadra zhujiangensis作为外群位于系统树最基部,中国斯库台涡虫,新种3个个体聚为一支,并与切头亚目其他3种涡虫Diceratocephala boschmai、Temnosewellia minor、Temnocephala fasciata及Didymorchis sp.以100%的支持率聚为一支。此支系以90%以上支持率与达氏亚目Dalyellioida支系和盲扁亚目Typhioplanoida支系分离。三支系彼此独立,在分子进化上存在较大差异,在分类地位上处于相同等级,共同隶属于单肠目。且切头亚目支系与吸虫纲不存在亲缘关系。
3 讨论斯库台涡虫属迄今已知4个物种:S. didactyla Mrazek,1907分布于黑山共和国,S. georgica Joffe et al., 1981分布于西格鲁吉亚,S. stammeri Matjasic,1958分布于波黑,日本斯库台涡虫分布于日本千叶市(Kawakatsu et al., 1999)。上述物种在动物地理方面均属于古北界。日本学者在中国的广东、福建、江西、安徽及浙江采集到斯库台涡虫属物种,认为其是日本斯库台涡虫(Ohtaka et al., 2012)。
S. stammeri体长1.3~1.5 mm,常出现眼点丢失(Matjasic,1958)。S. didactyla眼点位于咽和肠交界处,卵黄腺在中间分段,完全包裹肠道(Mrazek,1907)。S. georgica具2对左右对称的卵黄腺,肠中部内陷(Joffe & Dzhanashvili,1981)。中国斯库台涡虫,新种体长约2.5 mm,眼点位于咽外侧,肠道无内陷,2支卵黄腺沿肠道两侧分布,并在肠后端背侧汇合,整体呈“U”型,与上述3个物种区别十分显著。
日本斯库台涡虫的形态学数据不够完善,之后有学者做了一些补充(Kawakatsu et al., 1999),但仍缺乏细致的相关数据:无咽腺与卵黄管分布描述,未指明精巢内精子及精原细胞的分布特征。该物种主要特征:受精囊与卵巢相距较远。子宫与生殖孔位于咽后腹侧,肠长度的前1/4位置,与输卵管直接相连,交配刺与子宫共同开口于生殖孔。卵黄腺分为4条,分布于肠的2侧。
中国斯库台涡虫,新种Scutariella sinensis sp. nov.(Ss)与日本斯库台涡虫Scutariella japonica(Sj)在形态学上较为相似,二者的鉴别特征乃存在明显差异:(1)Ss的2支卵黄腺在背部两侧沿肠管分布,在近肠后部愈合,整个卵黄腺呈“U”型,Sj的卵黄腺在肠后部不愈合;(2)Ss的生殖孔位于肠前端腹侧,Sj的生殖孔位于肠腹侧的前1/4处;(3)Ss的咽腺丰富,位于咽肠交界处的两侧,Sj无咽腺;(4)Ss的精巢、卵巢位于肠道前1/3腹侧,Sj的精巢、卵巢位于肠道中部腹侧。故新种是成立的。
本研究首次提供了斯库台科物种的分子系统学数据。至于在中国的广东、福建、江西、安徽及浙江采集到的日本斯库台涡虫(Ohtaka et al., 2012),本文认为,有可能是中国斯库台涡虫。目前尚未见日本斯库台涡虫的分子系统学数据,这个问题有待后续研究。
国际动物学界对涡虫研究已有200年历史,资源探索接近尾声。中国学者对涡虫的研究起步较晚,进展缓慢,现仍处于起步阶段(孙婷等,2016)。21世纪前,中国共发现涡虫21种,21世纪以来,共发现涡虫51种(Sun et al., 2015;Fang et al., 2016;He et al., 2016;Dong et al., 2017;Lin et al., 2017a, 2017b;Wang et al., 2017),其中,单肠目涡虫共3科5属26种(张吕等,2017;林逸涛等,2017;Lin et al., 2017a)。其中,达氏科Dalyelliidae共19种(Tu,1934;汪安泰,2004;汪安泰,李慧,2005;汪安泰,吴海龙, 2005a, 2005b;汪安泰,邓利,2006;汪安泰,吴海龙,2008;张小英等,2010;汪安泰,孙源,2011;赖晓婷等,2013;Lu et al., 2013;Xia et al., 2014;Zhang et al., 2014;容粗徨等,2016;Lin et al., 2017a;张吕等,2017),多数分布于广东省沿海地区,海栖类单肠目涡虫的生物多样性研究才开始(Lin et al., 2017a)。中国在动物地理方面横跨古北界和东洋界,自然地理、气候与生境十分多样,海岸线超过30 000 km,预示有更多的物种待发现。
致谢: 2013级张吕同学多次协助采集本文样本,谨此感谢!赖晓婷, 卢彦宏, 汪安泰. 2013. 杰氏涡虫属一新种(扁形动物门, 单肠目, 达氏科)[J]. 动物分类学报, 38(2): 251–256. |
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