陽明山溫泉紅藻的分類位置探析Re-evaluation of the taxonomic position of an acidothermophilic red alga from Yangmingshan National Park
演講者(Invited Speaker):傅瀚儀助理教授國立中山大學生物科學系
小編(Editors):黃玉媛、黃麟傑、鄭文鋒
大綱&新知
這次很榮幸邀請了來自國立中山大學生物科學系的傅瀚儀助理教授,在10月13日周二上午的整合生物學專題討論課中,為我們講解有關陽明山溫泉紅藻的分類位置探析,當日的內容大致分為四部份,內容如下:
溫泉紅藻是什麼?
溫泉紅藻生長在pH值0-5、63℃高溫的硫磺泉中,可以在高二氧化碳濃度中生存,也可以耐受高鹽度或有毒重金屬。雖然叫做溫泉「紅」藻,但它呈現藍綠色,其中藍色來自藻膽體的藻藍素。在演化上,溫泉紅藻很早就已經和具有藻紅素、呈現紅色的紅藻分家。然而溫泉紅藻在19世紀就已經被發現,但直到1958年才確認其具有細胞核、胞器、藻藍素,並依照這些特徵將其歸類在紅藻。
陽明山上的溫泉紅藻樣本鑑定與疑點
在陽明山上採集到的溫泉紅藻樣本中,透過rbcL(RuBisCO)基因序列鑑定出了兩個物種:樣本THAL043被鑑定為Galdieria partita;樣本THAL066被鑑定為Galdieria maxima。將這兩物種的樣本放在高光照與低光照、葡萄糖的有無這兩項條件組合的四種環境下培養,發現THAL043符合G. partita的描述,但THAL066的生長並不受葡萄糖的有無影響,不符合Galdieria屬可以利用環境中的多種碳源進行異營生長的特性。在外部形態上,雖然THAL066和Galdieria屬比較接近,但細胞大小明顯較G. maxima小。因為這些疑點的存在,決定用基因組的特徵進一步探討THAL066的分類地位。在比較THAL066和一些溫泉紅藻綱的模式物種後,發現在葉綠體和粒線體基因組基因的排列方式、葉綠體的基因序列、細胞核基因體、醣類通道蛋白基因數量上,THAL066都和Cyanidioschyzon merolae最接近,因此懷疑THAL066樣本並不是G. maxima。
發現G. maxima的原始樣本其實有汙染
由於以上的疑點,所以開始着手比較THAL066與當初命名G. maxima時用的藻種樣本P507,但由於未能直接取得P507樣本,不過發現該樣本曾被分到很多研究室進行研究,所以開始從文獻著手。在NCBI Gene Bank上收錄了日本與德國的團隊分別定序的P507的18S rRNA基因。日本團隊定序的結果與Galdieria屬相近,但是德國團隊的定序結果並不像Galdieria屬,反而較接近C. merolae。然而德國團隊在1999年對P507做生理實驗時有觀察到它可以用異營方式取得碳,但2001年定序18S rRNA基因時卻沒有觀察到。後來日本團隊定序18S rRNA基因時前則是先特別分離出單一的細胞,確定形態符合G. maxima描述後才進行定序。由此可以推測,其實P507樣本在被分給世界各地的研究室之前,就已經被另一個物種汙染,而NCBI Gene Bank上所有G. maxima的rbcL基因序列都較接近C. merolae,不像Galdieria屬的其他物種,由此可知這些其實都是汙染種的序列。也因此確認THAL066並不是G. maxima。
將THAL066歸類為新屬新種
雖然THAL066在形態和生理的特性並不好判別,但是根據其基因序列的特徵,例如其rbcL序列與C. merolae的歧異度為14.4%,大於一般溫泉紅藻屬內的歧異度閾值,借用原核生物在基因組上界定不同屬的標準時也符合條件,因此將THAL066歸類為新屬、新種,在種小名上以陽明山國家公園命名,稱為Cyanidiococcus yangminshanensis。
Q&A
Q1:如何根據特徵鑑定藻類?
A1:根據葉綠體上的膜,由於二次共生會有雙層膜或者更多層。或是根據藻膽
體鑑定。
Q2:當初是用PCR product去clone嗎?
A2:是利用單一細胞群(single colony)作基因組定序,所以不會定序到別種。
Q3:為何當初俄羅斯人不挑單一colony?
A3:不清楚。
Q4:藻類的保種方式為何?
A4:依照分類規則,大部分都製成標本,少部分可以冷凍保存。
Q5:藻類名稱後面的數字命名方式為何?
A5:分離出的藻類有多種不同的生理特性,沒有特定的規則,依照培育出藻類
的實驗室命名。
Q6:紅藻有葉綠體為何還要異營生存?同物種是否有多種葉綠體?
A6:存在的物種都相對穩定,不再進行胞吞作用,因此不會有多種葉綠體。
Q7:紅藻可以在惡劣的環境下生存,是甚麼機制或結構在幫助紅藻?
A7:這還有待考證,尚且沒有好的答案。
Key words:
陽明山溫泉紅藻、Galdieria maxima、18S rRNA
花絮照片: