基本信息
- 項目名稱：
- 六種水螅的系統(tǒng)進化研究與二新種記述
- 小類：
- 生命科學
- 大類：
- 自然科學類學術論文
- 簡介：
- 本研究描述并命名淡水水螅 2新種（珠江水螅Hydra zhujiangensis sp.nov. 和深圳水螅 Hydra shenzhensis sp.nov.）；而且對6種淡水水螅線粒體基因COI和細胞核18S rRNA、28S rRNA三種基因測序，用鄰接法(NJ)和最大簡約法(MP)構建了分子系統(tǒng)進化樹，探討其系統(tǒng)發(fā)育關系
- 詳細介紹：
- 水螅研究始于1702年的林奈，已記錄40種。以水螅為實驗動物的論文刊登在《science》上的就有28篇，故水螅是探索一些生命科學問題重要的模式生物。中國記錄水螅8種。本研究描述并命名水螅 2新種，并對6種水螅的三種基因序列進行分子進化分析，用鄰接法(NJ)和最大簡約法(MP)構建了分子系統(tǒng)樹，探討其系統(tǒng)發(fā)育關系（本作品16000余字，附圖43幅，表格12個，形成論文2篇）。 1、珠江水螅，新種 (Hydra zhujiangensis sp.nov.) 雌雄同體；鉤刺絲囊大小為(7.05~9.47) μm×(4.65~5.80) μm，囊內(nèi)刺絲呈橫向或傾斜彈簧狀纏繞2圈。 2、深圳水螅，新種 (Hydra shenzhensis sp.nov.) 雌雄異體；鉤刺絲囊大小為( 11.10 ~ 20.25 )μm×( 9.65 ~ 16.97)μm，囊內(nèi)刺絲纏繞有呈橫向彈簧狀纏繞3~4圈、1/3不規(guī)則纏繞和縱向纏繞。 3、分子系統(tǒng)發(fā)育分析 測序：線粒體COI基因為573bp，核18S、28S rRNA基因分別為1750bp、1272bp，序列已上傳至GenBank（登陸號：HQ392522- HQ392533，HQ392522 - HQ392533）。用BioEdit 7進行序列比對分析，以Obelia geniculata（曲膝藪枝螅）為外群，利用遺傳分析軟件MEGA 4.1，對水螅Mt-COI、核18s 及28s 基因系統(tǒng)發(fā)育關系進行分析，分析結果顯示水螅屬可分為viridissima group、braueri group、oligactis group和vulgaris group四群，支持Campbell的1屬4類群分類法?；蛐蛄蟹治鼋Y果可輔助鑒定中國新紀錄種：普通水螅。
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 1、調查珠江支流東江水螅資源，通過全新的研究方法，將基因序列數(shù)據(jù)結合形態(tài)學特征確定鑒定水螅物種（最新并國際上認可的方法），查閱國內(nèi)外水螅分類學原始文獻，最終發(fā)現(xiàn)并命名新種。 2、通過PCR擴增水?；虿y序，對水螅進行分子系統(tǒng)學研究，擬在分屬問題上提供分子生物學方面的證據(jù)。
科學性、先進性及獨特之處
- 科學性研究標本均為單系繁殖，按國際通用的水螅分類方法鑒定，查閱了所有水螅分類文獻，并結合分子系統(tǒng)學進行檢驗，最后確立新種。分子系統(tǒng)學基因擴增采用touch-downPCR；各步驟多用試劑盒方法。先進性在國內(nèi)首次運用傳統(tǒng)分類學與分子系統(tǒng)學方法相結合，發(fā)現(xiàn)兩個新種水螅。獨特性在國內(nèi)首次系統(tǒng)地對6種淡水水螅核18S rRNA、28S rRNA和線粒體COI基因進行分子系統(tǒng)學研究。
應用價值和現(xiàn)實意義
- 1.本研究結果為世界水螅物種多樣性及地理分布提供新數(shù)據(jù)； 2.為水螅科物種的系統(tǒng)發(fā)育及分屬爭論提供新證據(jù)，也為將來進一步搞清全國范圍內(nèi)的水螅物種多樣性及其系統(tǒng)發(fā)育關系奠定基礎； 3.水螅在研究動物起源與進化、發(fā)育生物學、實驗動物學、干細胞研究等方面具有重要價值。對環(huán)境微毒敏感，是生物監(jiān)測環(huán)境微毒的理想動物。本成果可為相關研究與教學提供較為詳細的參考數(shù)據(jù)。
學術論文摘要
- 報道淡水水螅兩新種：珠江水螅，雌雄同體，鉤刺絲囊大小為( 7.05 ~ 9.47 ) μm × ( 4.65 ~ 5.80 ) μm，卵圓形，囊內(nèi)刺絲纏繞方式：呈橫向或傾斜的松散彈簧狀纏繞2圈；深圳水螅，雌雄異體，鉤刺絲囊大小為( 11.19 ~ 13.97 ) μm × ( 3.99 ~ 5.03 ) μm，囊內(nèi)刺絲纏繞具有2種形態(tài)：大部分呈橫向彈簧狀纏繞2 ~ 3圈，1/3左右的囊內(nèi)刺絲為不規(guī)則纏繞和縱向纏繞。研究標本均來自1只水螅的單系繁殖，所有標本保存于深圳大學生命科學學院。分子研究：通過對六種水螅線粒體基因COI和核18S rRNA、28S rRNA基因的序列.以藪枝螅屬Obelia geniculata為外群，采用鄰接法（NJ）和最大簡約法（MP）構建了進化樹，探討淡水水螅的系統(tǒng)發(fā)育關系。研究結果支持Campbell的4類群的劃分。研究結果，為多形水螅、珠江水螅、深圳水螅新種的確定，提供了分子方面證據(jù)；本文基因數(shù)據(jù)已上傳至Genbank，可供水螅分類學、系統(tǒng)發(fā)育和世界水螅地理進化等研究提供參考。
獲獎情況
- [1] 劉洪濤，汪安泰. 中國廣東水螅屬一新種（水螅綱，無鞘螅目，水?？疲?動物分類學報，2010, 35 ( 4 )：857 ~ 862. [2] 劉洪濤，汪安泰, 鄧利. 淡水水螅屬一新種（水螅綱，無鞘螅目，水?？疲┘爸袊糠治锓N系統(tǒng)發(fā)育研究. Zoological Science, 2011,(已送審待刊)
鑒定結果
- 本項目發(fā)表論文已被中國科學引文數(shù)據(jù)庫（CSCD）收錄，鏈接地址如下：
參考文獻
- Hemmrich G., Anokhin B., Zacharias H., et al. Molecular phylogenetics in Hydra, a classical model in evolutionary developmental biology. Mol. Phylogenet. Evol, 2007. 44: 281 – 290. Kawaida H., Shimizu H., Fujisawa T., et al. Molecular phylogenetic study in genus Hydra. Gene, 2010. 468: 30 – 40. Martinez D. E., Iniguez A. R., Percell K. M., et al. Phylogeny and biogeography of Hydra (Cnidaria: Hydridae) using mitochondrial and nuclear DNA sequences. Mol Phylogenet Evol , 2010. 57: 403 – 410. Silveira, F.L. da, Gomes, C.S. & Silva, Z. de S. New species of Hydra Linnaeus, 1758 (Cnidaria, Hydrozoa) from southeastern Brazil. Boletim do Museu Nacional, Zoologia, 1997. 373: 1 – 15. Wang, A-T, Deng, L, Lai, J-Q, et al. A new species of green hydra (Hydrozoa : Hydrida) from China. Zoological Science, 2009. 26 (9)：664 – 668. 陳仲釗, 汪安泰. 中國水螅屬一新種（水螅綱，水螅科）.動物分類學報, 2008. 33(4): 737 ~ 741. 賴璟琦,陳仲釗,汪安泰. 大乳頭水螅在中國的首次發(fā)現(xiàn). 四川動物, 2008. 27(6): 1144 ~ 1145.
同類課題研究水平概述
- 國外研究狀況水螅隸屬腔腸動物門，僅有二層細胞，再生能力強，在動物起源與進化、發(fā)育生物學、再生、干細胞研究等方面具有重要意義，是常用的模式動物之一。國外從300多年前就開始對水螅進行系統(tǒng)地研究，迄今全世界已報道的淡水水螅有約40種。美國于2004年啟動水?；蚪M計劃，選定的水螅物種是H. magnipapillata strain 105，基因組序列已于2008年7月提交到GenBank，為水螅的生物學以及有關生命科學研究提供了重要的分子數(shù)據(jù)。2010年Nature雜志上刊登了一篇水?；蚪M的研究論文（Chapman et al., 2010）。 70年代以來，水螅的相關研究發(fā)展迅速，學術水平、發(fā)表刊物級別越來越高，有數(shù)十篇論文發(fā)表在Science和Nature上，內(nèi)容涵蓋再生（Helen, 2001）、發(fā)育（Hobmayer et al., 2000）、神經(jīng)生物學（Fraser et al., 1987）和基因組學（Chapman et al., 2010）等。Hemmrich等， Kawaida等，Martínez等曾分別對水?？圃诳茖W研究中較常用水螅物種進行分子系統(tǒng)學研究。國內(nèi)研究狀況 我國有關水螅的許多相關研究起步較晚，1956年開始初步研究，真正的分類學工作從1987年開始，迄今僅描述7個水螅新種，其中4種分布于北方地區(qū)，本實驗室報道的3新種均分布于華南地區(qū)，中國大部地區(qū)迄今沒有人開展工作。中國水螅分類學研究的嚴重落后，不僅制約著全球水螅地理進化、系統(tǒng)發(fā)生和生物多樣性的研究，同時也制約著以水螅為模式動物的現(xiàn)代研究的拓展。史新柏對分布于哈爾濱的強壯水螅作過專題研究（史新柏等, 1987）。范學銘等報道了分布于北方地區(qū)的哈爾濱水螅（范學銘等, 2003）、漠河水螅（范學銘等, 1999）、大慶水螅（范學銘, 2000）和北京水螅（范學銘, 2003）。本項目所在實驗室從2008年起陸續(xù)報道了新紀錄種大乳頭水螅（賴璟琦等, 2008），多形水螅（陳仲釗等, 2008）、中國水螅（Wang et al., 2009）、珠江水螅（劉洪濤等, 2010）。綜上所述，在我國開展水螅的研究工作刻不容緩。目前國內(nèi)很少關于水螅的分子研究報道，僅見有關RAPD多態(tài)性研究（范學銘等, 2005）等，本項目在國內(nèi)首次對淡水水螅進行分子系統(tǒng)學研究。
