（水产养殖专业论文）寄生游走类纤毛虫的分类学和分子系统学研究.pdf

寄生游走类纤毛虫的分类学和分子系统学研究 摘要 游走类纤毛虫( m o b i l i d s ) 是一类常见寄生性缘毛类纤毛虫。基于口器结构 特征，游走类纤毛虫作为一个目的系统地位隶属于缘毛亚纲中，而且被认为起源 于缘毛亚纲另外一个目固着目纤毛虫游泳体的假说也被广泛接受。但是，随 着分子标记在系统发育学中的应用，缘毛亚纲的单系性受到了质疑。为了更好的 探讨缘毛类纤毛虫之间的系统关系，本文结合形态学和分子生物学两种技术手 段，探究了游走类纤毛虫在寡膜纲中的系统分类地位，深究了其和固着类纤毛虫 的系统关系，以及探讨了游走类纤毛虫内部的系统发育关系： 1 五种海洋动物外寄生游走类纤毛虫的分类学研究。游走类纤毛虫是一类主要 寄生于海洋无脊椎动物( 尤其是贝类) 体表的缘毛类纤毛虫原生动物。本文通过 活体观察和银染技术，对寄生于海生紫石房蛤s a x i d o m u sp u r p u r a t a 鳃表的壶形 虫u r c e o l a r i ap a t e l l a e 、长竹蛏s o l e ns t r i c t u s 鳃表的壶形虫u r c e o l a r i ak o 瑙c h e l t i 、 单环刺蜢u r e c h i su n i c i n c t u s w e r e 消化道的壶形虫u r c e o l a r i au r e c h i ，寄生于龙介 虫s e r p u l as p 鳃表的盘形虫l e i o t r o c h as e r p u l a r u m 以及寄生于缢蛏 s i n o n o v a c u l ac o n s t r i c t a 鳃表的一种车轮虫t r i c h o d i n as i n o n o v a c u l a e 进行了分类学 研究。其中，前四种为国内新纪录种。 2 游走类纤毛虫分子标记的系统发育学研究。为了更好的探讨缘毛类纤毛虫之 间的系统关系，我们对隶属于游走目的l e i o t r o c h as e r p u l a r u m ，t r i c h o d i n a m e r e t r i c i s ，zp e c t e n i s ，zs i n o n o v a c u l a e ，7 = r u d i t a p i c i s ，u r c e o l a r i au r e c h i 和u k o r s c h e l t i 的核糖体小亚基基因( s s ur r n a ) 进行测序和l s e r p u l a r u m ，u u r e c h i 和uk o r s c h e l t i 的a l p h a 微管蛋白序列研究，通过贝叶斯法、最大似然法、 最大简约法和邻接法重建了寡膜纲的系统发育树。在所有利用s s u r r n a 构建的 分子系统发育树中，均都显示游走类纤毛虫并没有和固着类纤毛虫聚在一起，而 是和咽膜亚纲纤毛虫亲缘关系较近：而固着类纤毛虫则和膜口亚纲纤毛虫形成 稳定的姐妹枝。而在所有利用a l p h a 微管蛋白序列构建的系统发育树中，游走类 1 寄生游走类纤毛虫的分类学和分子系统学研究 纤毛虫也没有和固着类纤毛虫聚在一起。以此为基础并结合形态学和发生学资料， 将游走类纤毛虫从广义的缘毛类纤毛虫中划分出来，并将其提升为一个亚纲一 游走亚纲m o b i l i ak a h l ，1 9 3 3 。游走亚纲含一个游走目及其所包含的科属，而缘 毛亚纲仅包含囤着类种类。形态上，具有钙质齿体的附着盘结构是游走亚纲纤毛 虫区分其它纤毛虫类群的重要特征，也是游走亚纲内的一个共源性状；游走类纤 毛虫和固着类纤毛虫非常相似的口器结构，很可能是相似的生活方式和捕食策 略导致的趋同进化的结果：都以水溶颗粒、细菌或藻类为食，相似的捕食方式能 作为一种进化动力，而且它们的生活方式也相似，摄食时都是固着或附着的，这 使得它们的口围区结构不断朝着相似的方向进化。 关键词：游走类纤毛虫；缘毛类纤毛虫；齿体；s s ur r n a 基因 2 寄生游走类纤毛虫的分类学和分子系统学研究 a b s t r a c t m o b i l i d sa r eo n eo ft h em o s tc o m m o np a r a s i t i cp r o t o z o a n s ，w h i c hh a v es p e c i a l s t r u c t u r eo fa d h e s i v ed i s c ，a n dc a ns w i mf r e e l y b a s e do nt h ec h a r a c t e r i s t i co ft h eo r a l a p p a r a t u s ，m o b i l i d sa r ea s s i g n e dt ot h eo r d e rm o b i l i d aw i t h i nt h es u b c l a s sp e r i t r i c h i a i ti sw i d e l ya c c e p t e dt h a tm o b i l i d ae v o v l e df r o mt c l o t r o c h - l i k es t a g eo fs e s s i l i d a ，t h e o t h e ro r d e rw i t h i ns u b c l a s sp e r i t r i c h i a f o l l o w i n gt h ea p p l i c a t i o no fm o l e c u l a r m e t h o d s ，t h ep h y l o g e n i c a lp o s i t i o no ft h em o b i l i d sa n dt h em o n o p h y l yo fp e r i t r i c h i a h a v er e c e n t l yb e e nq u e s t i o n e d i nt h i sd i s s e r t a t i o n ，w es t u d i e dt h em o r p h o l o g ya n dt h e m o l e c u l a rp h y l o g e n yo fm o b i l i d s 1 t h em o b i l i d si sac i l i a t eg r o u pc o m m o n l y p a r a s i t i z e do nm a r i n ei n v e r t e b r a t e s ， e s p e c i a l l ym o l l u s c s f i v es p e c i e so fm o b i l i d s ，i s o l a t e df r o mt h eg i l l so ff i v em a r i n e i n v e r t e b r a t e sf r o ma q u a c u l t u r eb e d so f f t h ec o a s to fs h a n d o n gp r o v i n c e ，c h i n a , w e r e s t u d i e du s i n gl i v eo b s e r v a t i o na n dp r o t a r g o l i m p r e g n a t i o n t h e s ea r el e i o t r o c h a s e r p u l a r u mf r o ms e r p u l as p ，u r e c e o l a r i ap a t e l l a ef r o ms a x i d o m u sp u r p u r a t u s ， u r c e o l a r i ak o r s c h e l t if r o ms o l e ns t r i c t u s ，u r c e o l a r i au r e c h if r o mu r e c h i s u n i c i n c t u s w e r e ，a n dt r i c h o d i n as i n o n o v a c u l a ef r o ms i n o n o v a c u l ac o n s t r i c t a f o r m e r f o u rs p e c i e sa r et h ef i r s tr e c o r d si nc h i n a c o m p a r i s o n s 、舫t 1 1r e l a t e d s p e c i e s p o p u l a t i o n sa r ep r o v i d e d 2 p h y l o g e n e t i cr e l a t i o n s h i p sb e t w e e nm o b i l i d sa n ds e s s i l i d sb a s e do ns s r r n ag e n e a n da l p h a - t u b l i ng e n es e q u e n c e s b a s e do nt h ec h a r a c t e r i s t i co ft h eo r a la p p a r a t u s ， m o b i l i d sa r ea s s i g n e dt ot h eo r d e rm o b i l i d aw i t h i nt h es u b c l a s sp e r i t r i c h i a i ti s w i d e l ya c c e p t e dt h a tm o b i l i d ae v o v l e df r o mt e l o t r o c h l i k es t a g eo fs e s s i l i d a ，t h eo t h e r o r d e rw i t h i ns u b c l a s sp e r i t r i c h i a f o l l o w i n gt h ea p p l i c a t i o no fm o l e c u l a rm e t h o d s ，t h e m o n o p h y l yo fp e r i t r i c h i ah a sr e c e n t l y b e e nq u e s t i o n e d w e i n v e s t i g a t e d t h e p h y l o g e n e t i cr e l a t i o n s h i p so ft h ep e r i t r i c h o u sc i l i a t e sb a s e do ns e v e nf u r t h e rc o m p l e t e 3， 寄生游走类纤毛虫的分类学和分子系统学研究 s m a l ls u b u n i tr i b o s o m a lr n as e q u e n c e so fm o b i l i d sa n dt h r e ea l p h a t u b l i ng e n e s e q u e n c e s i na l lp h y l o g e n e t i ct r e e s ，t h em o b i l i d sn e v e rc l u s t e r e d 谢t ht h es e s s i l d s w e t h e r e f o r ef o r m a l l ys e p a r a t et h em o b i l i d sf r o mt h es e s s i l i d s ( p e r i t r i c h i as e n s us t r i c t o ) a n de s t a b l i s han e w s u b c l a s s ，m o b i l i a ( k a h l ，19 33 ) n s u b c l ，w h i c hc o n t a i n st h eo r d e r m o b i l i d ak a h l ，19 3 3 w ea r g u et h a tt h eo r a la p p a r a t u si nt h em o b i l i a n sa n ds e s s i l i d p e f i t r i c h si sah o m o p l a s y , p r o b a b l yd u et oc o n v e r g e n te v o l u t i o nd r i v e nb yt h e i rs i m i l a r l i f es t y l e sa n df e e d i n gs t r a t e g i e s m o r p h o l o g i c a l l y , t h em o b i l i a n sa r ed i s t i n g u i s h e d f r o ma l lo t h e ro l i g o h y m e n o p h o r e a n sb yt h ep r e s e n c eo fd e n t i c l e si nt h ea d h e s i v ed i s c ， t h i sc h a r a c t e rb e i n ga s y n a p o m o r p h yf o rt h em o b i l i a k 盯w o r d s ：m o b i l i d s ，p e r i t r i c h s ，d e n t i c l s ，s s ur r n ag e n e 4 独创声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含未获得 ( 洼! 麴邃查墓丝重要挂型直塑的! 奎拦亘窒或其他教育机构的学位或证书使 用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明 确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：磊艿译签字吼吖年，月坪日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人 授权学校可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用 影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解密后 适用本授权书) 。 学位论文作者繇磊8 译 签字日期：o7 年夕月歹午日 导师签字： 签字嗍干r 月而 学位论文作者毕业后去向：客饼士易曩纪譬 工作单位：唧国计磊p 屯谢咩科旄叮 通讯地址：酋为午昂迪多赤7 专 电话：o 主弓1 8l 暮l 旨 ir 邮编2 佑7f 寄生游走类纤毛虫的分类学和分子系统学研究 1 上j l 日l 舌 游走类纤毛虫( m o b i l i d s ) 是一类常见寄生性缘毛类纤毛虫。该类广泛寄生 于淡海水鱼类、贝类、甲壳类、两栖类等的鳃、皮肤、鳍、膀胱、输尿管、生殖 系统等部位，对宿主构成了直接或间接危害。随着水产养殖业的发展，由这类病 原感染引起的海洋动物疾病一一车轮虫病危害也日益增大。它不仅可能是其它致 病微生物的携带者，也可以直接导致宿主严重的组织病变，使其它病源更易攻击 宿主，使宿主病变甚至死亡，从而给水产养殖业造成很大的危害与损失( 陈英鸿 1 9 6 4 ；黄琪琰1 9 9 3 ；徐奎栋等2 0 0 0 ；h o o l ce ta l2 0 0 1 ；l o m1 9 7 3 ) 。 游走类纤毛虫的主要特征表现为：虫体呈圆筒状、高脚杯状、盘状或 盔状等，顶部尖或平。口区：口围缘沿口面向左环绕，最后与胞口相通，下与 前庭( v e s t i b u l e ) 相接；口围缘绕体有9 0 0 - 3 4 0 0 、3 6 0 0 4 0 0 0 、2 - 3 x 3 6 0 0 等各种变 化，其两侧各长一行纤毛。核器：大核马蹄形、香肠状或块状，在身体中部； 小核一般在大核一端的外边缘或前面。反口区：在反口面具有后纤毛带 ( p o s t e r i o rg i r d l eo f c i l i a ) ，系由一系列整齐的集膜组成；后纤毛带上面有上缘纤 毛，下面有下缘纤毛；下缘纤毛之后为一透明的缘膜( b o r d e rm e m b r a n e ) 。上、 下缘纤毛和缘膜因种类不同，而缺乏其中一、二种结构。附着盘：反口面观是 平坦而中间凹入的附着盘i 其上最显著的结构是齿环( d e n t i c u l a t i n gr i n g ) 和辐线 环( s t r i a t e dr i n g ) 。齿环是车轮虫科中最突出而又最固定的结构，也是种间鉴定 和属间区分的重要依据。它是由各种不同数目的齿体组成，每个齿体分齿钩 ( b l a d e ) 、齿锥( c e n t r a lp a a ) 和齿棘( t h o r n ) 三部分。 1 1 车轮虫的形态分类学及系统发育学研究概况 1 1 1 系统分类安排 游走类纤毛虫隶属于一个目，即游走目m o b i l i d ak a h l1 9 3 3 ，迄今己发现1 7 属共 2 8 0 多种游走类纤毛虫( b a s s o na n dv a na s1 9 8 9 ；x ue ta l2 0 0 0 a ) ，在我国仅发现 5 属近8 0 种车轮虫( 沈韫芬，顾曼如2 0 0 7 ；陶燕飞，赵元若2 0 0 6 ) 。依据l y n n ( 2 0 0 8 ) 的纤毛虫分类系统，游走类纤毛的分类系统如下： 6 寄生游走类纤毛虫的分类学和分子系统学研究 寡膜纲o l i g o h y m e n o p h o r ad ep u y t o r a ce ta l19 7 4 缘毛亚纲p e r i t r i c h i as t e i n18 5 9 游走目m o b i l i d ak a h l19 3 3 车轮虫科t r i c h o d i n i d a ec l a u s ，l8 7 4 一d i p a r t i e l l ag s t e i n 19 61 h e m i w i c h o d i n ab a s s o n & v a na s 19 8 9 p a l l i t r i c h o d i n av a na s & b a s s o n ，l9 9 3 v a na s & b a s s o ni n a e s c h t ，2 0 0 1 1 - p a r a t r i c h o d i n al o m 19 6 3 一& m i t r i c h o d i n ak a z u b s k i 19 58 - t r i c h o d i n ae h r e n b e g 18 30 一t r i c h o d i n e l l as r h m e k h u 誊e k ，19 5 3 一t r i p a r t i e l l al o m ，19 5 9 【r a a b e ，19 6 3 ；s y n o f s e m i t r i c h o d i n 口】 一v a u c h o m i am u e l l e r , 19 38 a c y c l o c h a e t az i c k 19 2 8f s y n o ft r i c h o d i n a 壶形虫科u r c e o l a r i i d a ed u j a r d i n ，18 4 0 u r c e o l a r h 7s t e i n ，l8 5 4 18 6 7 1 l e i o t r o c h i d a ej o h n s t o n 19 38 一l e i o t r o c h af a b r e - d o m e r g u e ，18 8 8 s y n o fc y c l o c h a e t a 】 p o l y c y c l i d a ep o l ja n s k y 19 51 一p o l y c y c l ap o l i j a n s k y 19 51 t r i c h o d i n o p s i d a ek e n t 18 8 1 t r i c h o d i n o p s 西c l a p a r 6 d e & l a c h m a n n ，l8 5 8f s y n o f u r c e o l a r i a 两分虫属d i p a r t i e l l as t e i n ，19 61 ：本属仅含1 种，即简单两分虫ds i m p l e x r a a b e ，1 9 5 9 ) ，发现于波罗的海的黑缎虎鱼( r a a b e1 9 5 9 ) 及我国青岛越冬的海水 鲈鱼和真鲷的鳃丝上f x ue ta l1 9 9 9 a ) 。 偏车轮虫属h e m i t r i c h o d i n ab a s s o na n dv a n a s ，1 9 8 9 ：本属仅含1 种，即强壮 偏车轮虫h r o b u s t ab a s s o na n dv a na s ，1 9 8 9 ，目前仅见于南非的淡水鱼 m a r c u s e n i u sm a c r o l e p i d o d u s 、m i c r a 比s t e sa c u t i d e n s 和h e p s e t u so d o e 的皮肤及鳍 上，偶见于鳃丝上( b a s s o na n dv a n a s1 9 8 9 ；v a n a sa n db a s s o n1 9 9 2 ) 。 拟车轮虫属p a r a t r i c h o d i n al o m ，1 9 6 3 ：本属已描述的种类有1 0 种，主要寄 生于淡水鱼类的鳃表或内寄生于其膀胱和输尿管中，目前在欧亚大陆、美洲、非 洲等地均有报道( b a s s o na n dv a n a s19 8 9 ；m i t r a a n dy o p a d h y a y2 0 0 6 ；x ue ta 1 2 0 0 1 ) 。其中在我国仅发现4 种：球核拟车轮虫pg l o b o n u c 沱al o m ，1 9 6 3 ( x ue t a 1 2 0 0 1 ) 、斜拟车轮虫po b l i q u el o m ，1 9 6 3 ( x uc ta 1 2 0 0 1 ) 、柯氏拟车轮虫p c o r l i s s il o ma n dh a l d a r , 1 9 7 7 ( 沈韫芬，顾曼如2 0 0 7 ) 和无棘拟车轮虫pi n c i s s a 7 寄生游走类纤毛虫的分类学和分子系统学研究 l o m ，1 9 6 3 ( 沈韫芬，顾曼如2 0 0 7 ) 。 纤车轮虫属p a l l i t r i c h o d i n av a na sa n db a s s o n , 1 9 9 3 ：本属仅报道2 种，仅见于 毛里求斯和台湾的陆生玛瑙螺a c h a t i n af u l i c a 的外套腔g 习( v a na sa n db a s s o n 1 9 9 3 ) 。 半车轮虫属s e m i t r i c h o d i n ak a z u b s k i ，1 9 5 8 ：本属仅报道2 种，仅见于前捷克 斯洛伐克和波兰的陆生蛞蝓l m a xm a r i m u s ，b i e l z i ac o e r u l a n s 的生殖系统内 ( b a s s o na n dv a n a s1 9 8 9 ；k a z u b s k i1 9 5 8 ) 。 车轮虫属t r i c h o d i n ae h r e n b e r g1 8 3 8 ：本属为车轮虫科中最大的一个属，迄 今己报道的种类超过2 0 0 种，各大陆皆有发现( 徐奎栋1 9 9 9 ：b a s s o na n dv a n a s 1 9 8 9 ：x ue ta 1 2 0 0 0 a ) 。在我国发现近7 0 种( 陈启鎏1 9 5 5 ，1 9 5 6 a ，1 9 5 6 b ，1 9 6 3 ； 李连祥1 9 9 0 ，2 0 0 1 a ：徐奎栋1 9 9 9 ) 。 小车轮虫属t r i c h o d i n e l l a 蓦r 缸1 e k - h u 吾e k ，1 9 5 3 ：本属发现的种类已有1 0 种以 上，且都为鱼类鳃表的专性寄生虫，没有特殊的地理分布( b a s s o na n dv a na s 1 9 8 9 ) 。在我国发现4 种：眉溪小车轮虫tm y a k k a em u e l l e r1 9 3 7 ( 陈启鎏1 9 7 3 ) 、 流行小车轮虫te p i z o o t i c a ( r a a b e1 9 5 0 ) r h m e k h u 3 e k , 1 9 5 3 ( 陶燕飞，赵元著 2 0 0 6 ) 、劳牧小车轮虫zl o m ix u , s o n ga n dw a r r e n ，1 9 9 9 ( x u e ta 1 1 9 9 9 b ) 和卡普小 车轮虫zc a r p id u n c a n ，1 9 7 7 ( t a n ge ta 1 2 0 0 5 ) 。 高纤虫属t r i c h o d o x as i r g e l ，1 9 8 3 ：本属仅报道2 种，均发现于南非陆生腹足 类的生殖系统( s i r g e l1 9 8 3 ) 。 三分虫属t r i p a r t i e l l al o m ，1 9 5 9 ：本属约发现1 5 种，且主要为淡水鱼鳃表的 寄生虫( b a s s o na n dv a na s1 9 8 9 ) 。目前国内仅报道1 种，即大型三分虫z m a c r o s o m ab a s s o na n dv a na s ，1 9 8 7 ( 陶燕飞，赵元菪2 0 0 6 ) 。 旋带虫属v a u c h o m i am u e l l e r , 1 9 3 8 ：本属目前仅发现2 种，均报道白美国淡 水鱼类的膀胱和输尿管中( b a s s o na n dv a n a s19 8 9 ) 。 1 1 2 形态分类学研究历史 自从e h r e n b e r g ( 18 3 8 ) 首次在水螅上发现虱性车轮虫t r i c h o d i n ap e d i c u l u s 以 来，世界各地的研究者相继对车轮虫进行了报道和研究。早期的经典分类学工作 主要是依据活体观察获取的基本信息，即虫体的大小、外形、齿体和辐线数量、 8 寄生游走类纤毛虫的分类学和分子系统学研究 口围绕体的绕度等性状特征。但是这些性状对于区分种类众多且形态相似的车轮 虫虫却明显不够有效，故同物异名和异物同名现象不断出现。2 0 世纪5 0 年代末， 国际间普遍采用了l o m ( 1 9 5 8 ) 所倡导的“统一的特定方法( u n i f o r ms p e c i f i c c h a r a c t e r i s t i c ss y s t e m ) ”来描述虫体特征，即采用统一的统计方法对银染标本上 的附着盘结构进行比较描述，有关车轮虫的研究开始其“现代化”过程，自此至 2 0 世纪7 0 年代，许多已知车轮虫得到重新定义和确认，同时发现了大量新物种 ( k a z u b s k i1 9 5 8 ，1 9 6 7 ，1 9 7 1 ：l o m1 9 5 9 ，1 9 6 0 ，1 9 6 2 ，1 9 6 3 ，1 9 6 4 ，1 9 7 0 a ，1 9 7 0 b ； r a a b e1 9 5 8 ，1 9 5 9 ，1 9 6 4 ；s t e i n1 9 6 7 ，1 9 7 6 ，1 9 7 9 ) 。 嗣后，v a na sa n db a s s o n ( 1 9 8 9 ) 提出了一种从车轮虫附着盘中央引线至齿钩 边缘的“定位描述法”，丰富和补充了l o m ( 1 9 5 8 ) 对齿体描述的不足，促进了经 典形态学研究方法进一步规范化，学者们对寄生车轮虫的分类学研究又进入了一 个非常活跃的时期，发现了诸多新物种，构建了许多新阶元( a r t h u ra n dl o r e 1 9 8 4 ；b a s s o na n dv a na s1 9 8 7 ，1 9 8 9 ，1 9 9 1 ，1 9 9 2 ，1 9 9 3 ；m i t r aa n dh a l d a r2 0 0 4 ， 2 0 0 5 ；m i t r aa n dy o p a d h y a y2 0 0 6 ；z e r2 0 0 3 ；v a n a sa n db a s s o n1 9 8 9 ，1 9 9 0 ，1 9 9 2 ， 1 9 9 3 ，1 9 9 6 ；x ue ta l1 9 9 9 a ，1 9 9 9 b ，2 0 0 0 b ，2 0 0 1 ，2 0 0 2 ) 。 2 0 世纪7 0 年代初至今，随着扫描电镜技术和透射电镜技术广泛应用于车轮 虫的形态学研究( 李连祥2 0 0 1 b ；a r t h u ra n dm a r g o l i s1 9 8 4 ；g a z ea n dw o o t e n1 9 9 9 ； h a u s m a n na n dh a u s m a n n l 9 8 1 a ，1 9 8 1 b ；h o n m ae ta 1 1 9 8 2 ；k h a ne ta 1 1 9 7 4 ；k r u g e r e ta 1 1 9 9 3 ，1 9 9 5 ；l o m1 9 7 3 ；v a n a sa n db a s s o n1 9 9 0 ) ，人们对该类群的超微结 构的认识也逐渐深入。 1 1 3 基于形态特征的系统发育学研究进展 2 0 世纪6 0 年代，是车轮虫分类学研究的活跃期，而车轮虫系统学研究仅限 第一于依据形态特征将其划分到相应的类群中，只有少数学者开始尝试探讨类群 间的亲缘关系。r a a b e ( 1 9 6 3 ) 主要依据口围带的进化趋势，首次较全面地探讨了 车轮虫亚科( 即现在的车轮虫科) 各属之间的相互关系。他将3 6 0 0 ( 3 6 0 0 4 0 0 0 ) 的口围绕度作为车轮虫亚科口围带进化的最初形式，且将具有这种口围带的车轮 虫属作为车轮虫亚科中进化最早的属，并推测口围带向两个相反的方向演化：一 方面口围带不断减短至1 8 0 0 - - 2 7 0 0 ，甚至是1 0 0 0 ；另一方面口围带的度数不断增 9 寄生游走类纤毛虫的分类学和分子系统学研究 加直到7 2 0 0 。依据口围带的演化趋势，并结合其他形态特征，r a a b e 分析了车轮 虫亚科各属之间可能的亲缘关系。在该关系图中一个分支是t r i c h o d i n a 进化为口 围带较短的d i p a r t i e l l a 、t r i c h o d i n e l l a 和t r i p a r t i e l l a 。虽然s e m i t r i c h o d i n a 口围带 也不到1 8 0 0 ，却没有划入这个分支，这主要是因为前三个属的齿体不发达，而 s e m i t r i c h o d i n a 却具有如同t r i c h o d i n a 一样发达的齿体。另外，车轮虫还向相反 方向进化为另一支，该分支包括具有较长口围带的p a r a v a u c h o m i a ( 5 4 0 0 ) 和 v a u c h o m i a ( 7 2 0 0 ) 。p a r a v a u c o m i a 和p o l j a n s k i n a 是r a a b e ( 1 9 6 3 ) 建立的新属，两 者分别指代前人所鉴定的尿管车轮虫t r i c h o d i n au r i n a r i ad o 百e l ，1 9 4 0 和卵形车轮 虫t r i c h o d i n ao v i d u c t ip o l j a n s k y , 1 9 5 5 ，但p a r a v a u c o m i a 和p o l j a n s k i n a 的提出没 有得到其他学者的普遍认可。) k r u g e re ta 1 ( 19 9 5 ) 观察了t r i c h o d i n ax e n o p o d o s 和t r i c h o d i n ah e t e r o d e n t a t a 在二分裂期间附着盘齿体的复制过程，发现齿体在复制初始阶段产生的新齿体为 车轮虫的系统发育研究瓦片状，类似于游走类壶形虫科齿体的形状。该发现证实 了车轮虫在游走类纤毛虫中进化地位高于壶形虫科。由此k r u g e re ta 1 还提出对 车轮虫科其他属的齿体的个体发生进行研究，将有助于阐明车轮虫这一复杂类群 的属间关系。 徐奎栋( 1 9 9 9 ) 将数值分类学应用到车轮虫的系统发育学研究中：依据齿钩、 齿锥和齿棘的有无或发达程度、齿棘的弯曲和突起、1 2 1 围绕体的绕度、单复动基 列长之比，以及虫体的表面微纤维系统等8 个主要形态学性状，对游走亚目内 1 1 属( 包括车轮虫科内的1 0 个属) 的系统关系进行探讨。该聚类分析结果表明 游走亚目大体可划分4 大类：壶形虫属类；两分虫属类；小车轮虫属一三分虫属 类；以及半车轮虫属一纤车轮虫属一拟车轮虫属一高纤虫属一旋带虫属一车轮虫 属一偏车轮虫属类( 图1 3 ) 。该研究不仅选取了尽可能多的形态特征，而且包括 了目前车轮虫科内所有已发现的属，因此，聚类分析结果能够在一定程度上反映 了车轮虫科内各属的系统关系，从而对各属间亲缘关系的比较研究及阶元的划 分，具有非常重要的参考价值。 x ue ta 1 ( 2 0 0 0 a ) 将游走亚目的1 1 个属的齿体分为6 种类型：壶形虫型、 两分虫型、小车轮虫型、三分虫型、车轮虫型和偏车轮虫型，并推测如果 走亚目是一个单系类群，依据齿体形态特征，其可能的进化路线为壶形虫属一两 1 0 寄生游走类纤毛虫的分类学和分子系统学研究 分虫属一小车属轮虫属三分虫属一车轮虫属一( ? ) 一偏车轮虫属。 1 2 车轮虫的分子系统发育学研究进展 回顾车轮虫形态分类学及系统发育学的研究历史，可以看出，伴随着实验技 术的进步和研究手段的丰富，人们对这一类群的认识也逐渐深入。然而，当形态 学特征仍无法解决其系统发育关系问题时，寻找新的系统发育标志就成为系统发 育学家和分类学家的共同选择。由于生物信息大分子( 核酸和蛋白质) 提供了大 量的进化信息，加之计算机技术的飞速发展，使得生物学家在重建系统发育和揭 示生物进化历史方面，有望解决传统形态学不能阐明的系统发育学问题。于是， 分子标记的出现，促使车轮虫的系统学研究进入了一个新的阶段分子生物学 阶段。 1 2 1 分子系统发育学研究介绍 1 2 1 1 分子系统学采用的分子标记 蛋白质和核酸是研究者广泛应用的两类分子标记。根据来源的不同，核酸标 记可分为线粒体d n a ( m i t o c h o n d r i a ld n a ) 标记和核d n a ( n u c l e a rd n a ) 标记两 大类。根据性质的不同，核酸标记又可分为蛋白质基因、核糖体基因和非编码区 序列。不同的分子标记各有优缺点，现总结如下： 蛋白质蛋白质的氨基酸序列来自d n a 的三联体编码，而且在翻译过程中， 突变率较高的内含子序列被剪切掉。因此，一般蛋白质较d n a 序列稳定，且含 信息量较少。所以，更多的研究者倾向于直接采用d n a 序列进行分子系统发育 研究。核酸核酸是遗传物质的载体，理论上包含了所有的进化信息。p c r 技术 的广泛应用和d n a 测序技术的快速发展，使得d n a 序列数据的获取越来越容 易，因而在系统发育研究中的应用最为广泛。 r 线粒体d n a 。快速进化和呈母系遗传是线粒体d n a 的两大特点，这使线粒 体d n a 成为研究动物群体遗传结构及遗传多样性的有效分子标记( 张亚平， 施立明1 9 9 2 ) 。然而，作为较原始的真核生物，原生动物大都具有漫长的进 化历史，线粒体的快速进化反而制约了原生动物类群阶元关系的探讨。并且， 有些原生动物，如a r c h e z o a 中的类群( c a v a l i e r s m i t h1 9 8 7 ) ，缺乏线粒体，这 也限制了线粒体标记在原生动物中的应用。 寄生游走类纤毛虫的分类学和分子系统学研究 核d n a 。在以核d n a 作为分子系统发育材料的研究中，被广泛应用的是r r n a 基因。这是因为大分子r r n a 不仅有保守的编码区( 1 8 s ，5 8 s ，2 8 s r r n a ) ，而且 有相对不保守的非编码区( 转录间隔区i t s l ，i t s 2 ；非转录间隔区n t s ) ( t a u t z 1 9 9 8 ) 。在原生动物纤毛虫的分子系统发育学研究中，小亚基核糖体r n a ( s m a l l s u b u n i tr r n a ，s s ur r n a ) 基因是最早也是目前最常采用的系统发育标记。由于 原生动物在进化上的特殊地位，s s ur r n a 的别称很多，如1 8 sr r n a ，1 7 sr r n a ， 16 sr r n a 和16 s l i k er r n a 等( h a m m e r s c h m i d te ta 1 19 9 6 ；l e i p ee ta 1 19 9 4 ：s o g i n e ta 1 1 9 8 6 ：w r i g h ta n dl y n n1 9 9 5 ) 。 1 2 1 2 分子进化研究采用的分子技术 目前，用于分子进化研究采用的分子生物学技术包括同工酶技术、限制性片 段长度多态性( r e s t r i c t i o nf r a g m e n tl e n g t hp o l y m o r p h i s m , r f l p ) 分析、随机扩增 多态性d n a ( r a n d o ma m p l i f i e dp o l y m o r p h i cd n a ，r a p d ) 分析、扩增片段长度 多态。i 生( a m p l i f i e df r a g m e n tl e n g t hp o l y m o r p h i s m ，a f l p ) 分析、蛋白质和d n a 的序 列分析等。其中d n a 序列分析是通过比较各类群个体间同源基因和基因片段的 核酸序列，从而构建分子系统发育树，进而推断类群间系统发育关系的方法。该 方法是目前分子进化和系统发育研究最有效、最可靠的方法。 1 2 1 3 分子系统进化树的构建 进化树( e v o l u t i o n a r yt r e e s ) 或系统发育树( p h y l o g e n e t i ct r e e ) 是描述特定生物类 第一群发生和进化的拓扑结构。进化树的层次分支结构是拥有共同祖先的生物体 分歧演化的一种反映，分支的长度和相对位置反映物种间的亲缘关系与进化距 离。值得注意的是，物种的进化过程发生在过去，无论用形态数据还是分子序列 数据构建进化树，都是由现在追溯并推断遥远的过去( 化石证据除外) 。由于缺 乏直接证据，这些推断在很大程度上是一种可能性。 分子系统进化树的构建涉及四个主要的步骤：比对、建立取代模型、构建进 化树和进化树的评估。序列的比对尤其关键，它直接影响取代模型的建立和进化 树的构建。目前，根据分子序列构建系统发育树的方法包括：距离法 ( d i s t a n c e b a s e d m e t h o d ) 、最大简约法( m a x i m u mp a r s i m o n ym e t h o d ) 、最大似然法 ( m a x i m u m l i k e l i h o o dm e t h o d ) 和贝叶斯法( b a y e s i a ni n f e r e n c e ) 。h o l d e r a n d 12 寄生游走类纤毛虫的分类学和分子系统学研究 l e w i s ( 2 0 0 3 ) 就这些方法的优缺点作了详细的评述。一般而言，分子生物学家和 遗传学家倾向于使用距离法( 主要是邻接法) ；系统学家倾向于使用最大似然法； 分子进化生物学家和统计学家则倾向于使用最大似然法和贝叶斯推测( 郭宪光 2 0 0 6 ) 。 最大似然法最大似然法是给予观察的序列最大合理性，它允许系统发育推 论使用复杂的进化模型。因为最大似然法是对每一个可能的拓扑树进行一个一个 的评估，而且当检验大量的序列时，可能的拓扑树数目非常巨大( f e l s e n s t e i n 1 9 7 8 ) 。所以，其运算非常耗时。 距离法距离法使用与最大似然法相同的进化模型来估计所分析的每一对序 列间的遗传距离，并根据这些距离来产生一个合适的系统发