3种刻肋海胆的形态学与遗传学及中国刻肋海胆科分类学研究

摘要

刻肋海胆属（Temnopleurus）隶属于海胆纲（Echinoidea）拱齿目（Camarodonta）刻肋海胆科（Temnopleuridae），是我国近海分布比较广泛的一个属。本文利用形态多变量分析和线粒体DNA标记方法，对刻肋海胆属进行了形态学和遗传学研究。 ⑴以刻肋海胆属的哈氏刻肋海胆（Temnopleurus hardwickii）、细雕刻肋海胆（Temnopleurus toreumaticus）和芮氏刻肋海胆（Temnopleurus reevesii）为研究对象。运用形态学方法研究了3种刻肋海胆共90个个体的形态差异。对3种刻肋海胆形态学的4个分节特征和15个量度特征进行主成分分析、单因子方差分析、聚类分析和判别分析。研究结果显示，细雕刻肋海胆和哈氏刻肋海胆的形态特征比较接近，而这2种海胆与芮氏刻肋海胆的形态特征差异较显著。通过判别分析，分别得到了3种海胆的准确率较高的判别公式，综合判别率达到了97.8%。 ⑵利用PCR扩增技术得到了哈氏刻肋海胆、细雕刻肋海胆和芮氏刻肋海胆的线粒体16s rRNA和COⅠ基因片段。序列分析结果表明，3种海胆在两个基因片段上均表现出核苷酸序列不均一，且存在A+T偏倚的现象。COⅠ基因片段的序列变异位点比例（24.07%）高于16s rRNA片段（21.76%）。结合GenBank中刻肋海胆属另外2种海胆Temnopleurus alexandri和Temnopleurus michaelseni的序列，对刻肋海胆属进行了遗传学分析。基于Kimura-2-parameter模型计算得到5种海胆的种间平均遗传距离。基于16s rRNA基因片段得到的种间遗传距离，芮氏刻肋海胆和T.Michaelseni间的遗传距离最小，为0.076，T.Alexandri和T.Michaelseni间的遗传距离最大，为0.182；基于COⅠ基因片段得到的种间遗传距离，芮氏刻肋海胆和T.Michaelseni间的遗传距离最小，为0.158，哈氏刻肋海胆和芮氏刻肋海胆间的遗传距离最远，为0.206。根据核苷酸替代速率公式r=K/2T给出（K代表每个位点的核苷酸替代数，T代表基因的分歧时间），得出两个基因片段的核苷酸替代速率的顺序为COⅠ＞16s rRNA。以3.49%/百万年的核苷酸分歧速率应用于5种海胆的COⅠ基因片段。推断,哈氏刻肋海胆先与芮氏刻肋海胆在约590万年前分化，然后再与T.Michaelseni在约570万年前分化，最后与细雕刻肋海胆和T.Alexandri在约500万年前分化。分化事件主要发生在中新世晚期（Late Miocene）至上新世早期（Early Pliocene）。 ⑶以杂色角孔海胆（Salmacis sphaeroides）为外群，应用距离法(NJ)、最大简约法(MP)、最大似然法(ML)，分别构建16s rRNA和COⅠ基因片段的系统发育树。得到的系统发育树拓扑结构基本一致,均为哈氏刻肋海胆和细雕刻肋海胆先聚为一支，再与T.Alexandri聚类；芮氏刻肋海胆和T.Michaelseni聚为一支。 本研究以刻肋海胆科为研究对象，对其中6种海胆：细雕刻肋海胆、哈氏刻肋海胆、芮氏刻肋海胆、刻孔海胆、杂色角孔海胆和疏棘角孔海胆的外部形态进行观察描述记录，利用显微照相与微距照相设备对每种海胆的壳、步带板、间步带板、顶系、棘等进行图像采集。在此基础上，与前人对它们的形态描述进行了比较分析，认为刻痕的深度、形状以及所在位置是判别各个种的主要特征，另外，根据各个板上疣的排列规律和顶系的特点可进行进一步判别。同时，也发现了和前人描述的结果存在差异的一些特征。本研究补充完善了这6种海胆的分类学资料。

目录

文摘

英文文摘

声明

1前言

2 3种刻肋海胆的形态学研究

3 基于线粒体DNA片段序列探讨刻肋海胆属海胆的遗传分化和系统发育

4 我国刻肋海胆科海胆分类研究

参考文献

致谢

附录