中国南海自由生活线虫两个新纪录种描述

黄 冕贾素素王紫薇黄 勇

(1.聊城大学生命科学学院,山东 聊城 252059;2.中国海洋大学海洋生命科学学院,中国 青岛 266003)

0 引言

自由生活海洋线虫是海洋沉积环境中物种多样性较高、数量具有显著优势、分布非常广泛的小型底栖无脊椎动物类群,在大多数生境,它们是底栖环境中数量最多的动物类群,在河口和有机质较丰富的软底沉积环境中丰度可占后生动物的90%以上[1]。通常每平方米的软底沉积物中含有上百万条的线虫,它们在底栖生态系统中起着连接微型和大型底栖生物的作用,是许多经济鱼、虾和贝类幼体阶段的优质饵料,是底栖食物网中十分重要的环节。它们在底栖食物网中可以占据不同的营养级,加速有机质的降解,促进营养物质的再循环,补充新生生产力对氮的需求,在海洋底栖生态系统的能量流动和物质循环中发挥着重要的作用。自由生活海洋线虫耐污染、耐低氧、耐高压,适应性强,它们以其特有的生理生态和生殖对策,适应着极端环境,是国际底栖生态学家重点研究的对象之一,也是当今世界深海和极端环境生命过程研究的热点类群。分类和多样性研究是对自由生活线虫进行生理、生化,分子、遗传等生物学深入研究的基础,由于多方面的原因,我国对于该类群的分类和多样性研究非常薄弱,缺乏全国自由生活海洋线虫种类数据和多样性信息。世界上估计的自由生活海洋线虫超过2万种,目前报道的种类只有7000种[2]。我国海域目前鉴定到种的只有不到500种,估计我国海域自由生活线虫种类超过1000种[3]。因此,我国自由生活海洋线虫的分类和多样性研究任重道远。

南海是位于中国大陆南端的太平洋边缘海,由广东南澳岛至台湾岛南端鹅銮鼻的连线使其与东海分界。南海为世界第三大陆缘海,面积约356万km2,约等于渤海、黄海和东海总面积的3倍,其中属于中国管辖范围的是九段线之内的210万km2左右的海域。南海平均水深为1212 m,最深处为中部的深海平原,达5567 m。南海属于热带海区,生物多样性极高,拥有丰富的渔业资源、深海动植物资源,具有珊瑚礁和红树林等多种热带生态系统。南海是联系中国与世界各地非常重要的海上通道,同时也是太平洋与印度洋之间的海上走廊,南海在我国经济建设和国防建设中具有极其重要的战略地位。近年来,为了调查研究南海自由生活线虫的分布和多样性,在国家自然科学基金项目的资助下,对南海海域进行了沉积物样品的采集,对小型底栖动物进行了分析[4-6],对自由生活线虫进行了分类研究[7-10]。

1 材料与方法

2017 年8 月搭载国家自然科学基金委南海综合考察共享航次“东方红2号”考察船对南海东北部海域(19°40′～22°6′N,114°26′～118°15′E)的7个站位进行了沉积物样品的采集和小型底栖动物的调查研究。利用0.1 m2Gray-O′Hara箱式采泥器采集未受扰动的海底沉积物样品,利用由医用注射器改造的内径为2.6 cm的取样管插管取分样,同一站位取4个平行样,样芯深8 cm,按照0～2、2～5、5～8 cm 分成3层分别装入样品瓶,然后加入与样品等体积的10%海水福尔马林溶液固定保存。

实验室分选前,向样品内加入几滴0.1%的虎红染液,使有机质着色,便于挑选。然后将样品倒入500μm和42μm 两层套叠的网筛中利用自来水冲洗,去除大型底栖动物、微型底栖动物以及样品中的泥沙。用适量的比重1.15 Ludox-TM 的悬浮液将42μm 网筛截留的样品转移至离心管中,以转速1800 r/min离心10分钟,使动物样品与杂质分离,收集悬浮液,去除沉淀的杂质。重复上述离心步骤2～3次,将收集的含有动物样品的悬浮液倒入42μm 网筛去除悬浮液,截留动物样品。用自来水冲洗网筛上截留的样品去除残余的悬浮液,用蒸馏水把样品转移至培养皿中,在解剖镜下对小型底栖动物类群进行分选并计数。最后把线虫转移至盛有透明液(甘油、无水酒精、水按照5%:5%:90%体积比配制)的胚胎培养皿中,放入干燥箱中透明2周,待酒精和水挥发,甘油渗入虫体,线虫身体透明后制作永久封片。制片、显微镜观察和形态指标测量方法同作者相关文章介绍[8,10]。所有弯曲结构均沿弯曲中线进行测量,单位为微米。

分类鉴定主要依据一系列形态学特征,德曼比值(a,b,c)等指标,利用Platt等[11]和Warwick 等[12]绘制、补充完善的分属图示检索表,参考Bezerra等[13]建立的国际线虫数据库和国内外线虫分类学家的大量文献资料。按照De Ley和Blaxter[14]建立的分类系统对自由生活海洋线虫进行鉴定分类,凭证标本保存于聊城大学生命科学学院小型底栖生物研究室。

2 结果与讨论

2.1 海洋线虫的丰度和多样性

本航次样品中小型底栖动物的平均丰度为(224.3±52)ind./10 cm2,其中线虫占整个小型底栖动物总丰度的95.7%,平均丰度为(214.6±54.1)ind./10cm2。共鉴定出自由生活海洋线虫293种或分类实体,隶属于105 属、26 科、4 目[7],其中发现并发表新种2 个,即异刺埃尔杂里线虫Elzalia heterospiculataJia&Huang,2019[8]和二叉韦氏线虫Wieseria bicepesJia& Huang,2020[9]。发现并描述我国新纪录种5个,其中已发表3个[10],本文描述2个,即须毛拟双单宫线虫Paramphimonhystrella barbulaLeduc,2014 和漫游环吸咽线虫Cricohalalaimus vagabundusBussau,1993。主要优势属为Halalaimusde Man,1888、Sabatieria Rouville,1903、Cervonema Wieser,1954、Molgolaimus Ditlevsen,1921和AcantholaimusAllgén,1933等。

2.2 新纪录种描述

2.2.1 须毛拟双单宫线虫Paramphimonhystrella barbulaLeduc,2014(图1-2)。该种隶属于拟双单宫线虫属、隆唇线虫科、单宫目。该属由黄勇、张志南于2006年建立[15],模式种发现于我国黄海。目前全世界共报道9种[13],其中我国发现5种。该属种类表皮光滑,头部渐尖,口腔较深,锥状或漏斗状,壁厚,无齿。头部感觉器排列模式为6＋10,具有颈刚毛。化感器椭圆形。交接刺细长直伸,无肛前辅器。雌性单卵巢。三个尾腺细胞,其中近端1～2个明显较大。

图1 须毛拟双单宫线虫手绘图(a) 雄体头端;(b) 雌体头端;(c) 雄体后部;(d) 雌体

该研究标本发现于南海东北部S7站位(东经115°57′32″、北纬19°59′29″),水深1243 m,沉积物为泥质含少量细砂。发现并测量了3个雄体和2个雌体,凭证标本号分别是NH-S7-32-2-6、NH-S7-14-3-7、NH-S2-47-3-3、NH-S7-32-2-3 和NH-S7-14-3-2。测量数据见表1。

身体细长,两端渐尖。雄体长1.49～1.6 mm,最大体宽24.4～25.6μm。角皮光滑无装饰或有细的横向环纹。除颈部外无体刚毛。颈部具2 圈粗短的颈刚毛,第1圈10根,位于化感器的中前部位置,长3～6μm;第二圈10根,位于化感器基部以下一个化感器直径处,长7～10μm。头尖,突出,化感器前有一圈缩痕。内唇感觉器不明显。外唇感觉器刚毛状,长2～3μm,与4根近等长的头刚毛排成1圈,着生于口腔前部收缩处。化感器较大,卵圆形,上下长8.5～10.2μm,宽5.3～6.2μm,为相应体宽的50%,着生于口腔基部位置,前边距离头端10.8～13.8μm。口腔纵向伸长并角质化,长锥状或漏斗状,深11.6～13.1μm。咽圆柱状,向基部逐渐变粗,不形成咽球。神经环位于咽的中前部,距离头端为咽长的42%～46%。尾锥柱状,长为泄殖孔相应体宽的8.5～9.6倍,锥状部分占尾长的三分之二,柱状部分占三分之一,末端稍膨大,具2条长10～14μm 的端刚毛。3个尾腺细胞,其中近端1个大而显著,几乎占据尾长的一半,并使相应尾部膨大。

雄性生殖系统具有两个相对排列、直伸的精巢,位于肠道的右侧。交接刺细长,基部稍向腹面弯曲,2.7～4.6倍泄殖孔处相应体宽。引带短,平行于交接刺末端。无肛前辅器。

雌体特征类似于雄体,但化感器较小,两圈颈刚毛排列不甚规则。生殖系统只有1个前置伸展的卵巢,位于肠的左侧,具有雌孔后受精囊。雌孔开口于身体中部的腹面,距头端距离为体长的49%～52%。

本研究发现于南海的标本特征与Leduc[16]最初描述的发现于新西兰大陆坡深海的该种模式标本的特征基本一致,只是南海的标本个体稍大(1389～1598μm:958～1117μm),第二圈颈刚毛稍长(7～10μm:3～6μm),其它特征完全一致。

图2 须毛拟双单宫线虫显微照片(10×40倍) (a) 雄体前端, 示口腔、化感器、颈刚毛;(b) 雌体前端, 示头刚毛、化感器和颈刚毛;(c) 雄体泄殖孔区,示交接刺;(d) 雄体泄殖孔区,示引带和尾腺细胞。 标尺:10μm

2.2.2 漫游环吸咽线虫Cricohalalaimus vagabundusBussau,1993(图3-4)。该种隶属于环吸咽线虫属、尖口线虫科、嘴刺目。该属由Bussau于1993年建立[17],目前全世界仅发现漫游环吸咽线虫1种[13]。

图3 漫游环吸咽线虫手绘图(a) 雄体头端;(b) 雌体头端;(c) 雄体泄殖孔区;(d) 雄体尾端

图4 漫游环吸咽线虫显微照片(10×60倍) (a) 雄体头端,示唇刚毛、头刚毛、化感器和体环;(b) 雌体头端;(c), (d) 雄体后部,示交接刺、肛前刚毛;(e) 尾后端;(f) 尾端刚毛; 标尺:20μm

本研究标本发现于南海东北部YD2站位(东经115°15′10″、北纬19°57′49″),水深1062 m,沉积物为粉砂质粘土。发现并测量了该种1个雄体和1个雌体,凭证标本号为NH-YD2-131-2和NH-S7-19-2,测量数据见表1。

表1 须毛拟双单宫线虫和漫游环吸咽线虫个体特征测量值(μm,除a、b、c、c′和V%)

身体纤细,表皮具明显的宽的环纹。体长1.02 mm,最大体宽15.3μm。前端尖细,尾端丝状。颈部细长。头部感觉器排列成三圈,6个内唇感觉器和6个外唇感觉器均呈刚毛状,长3.2μm,位于头的顶端。4根头刚毛长2.9μm,距离头端12.5μm。化感器纵向伸长,长环状或缝状,长23μm,宽2μm,前边距离头端33.5μm。咽较长,约为体长的四分之一,基部稍膨大,不形成咽球。贲门小,锥状,被肠组织围绕。神经环位于咽的中部,为咽长的54%。尾锥柱状,长19.1倍泄殖孔相应体宽,前三分之一部分锥状,后三分之二部分丝状,具明显环纹,末端具2条尾端刚毛,形似尾端二叉状分支。

生殖系统具2个反向排列的伸展的精巢。交接刺长1.5倍泄殖孔相应体宽,向腹面弯曲呈弧形,腹面具翼膜。未发现引带。紧邻泄殖孔具1根肛前刚毛,长2.1μm,无肛前辅器。

雌体特征相似于雄体,但化感器较小,长11.7μm,宽1.2μm。生殖系统具1个后置反折的卵巢,卵椭圆形。雌孔位于身体前三分之一处,距头端距离为体长的33.5%。

环吸咽线虫属是Bussau于1993在其博士学位论文中建立,同时描述了发现于东太平洋秘鲁海盆的模式种C.vagabundus。尽管该属、种没有在相关学术期刊上正式发表,但根据最近Holovachov[18]的文章分析认为Bussau的博士学位论文对97个新种、11个新属和2个新亚科的描述符合国际动物命名法规则的相关条款,目前被接受为有效发表,包括Cricohalalaimus在内11个属和C.vagabundus在内的97个种分别接受为有效属和有效种。至今该属、种只报道过这一次。南海该种的发现是世界范围内的第二次报道,说明了太平洋的连通性和海洋线虫分布的广泛性。南海标本的基本特征与Bussau[17]原始描述的该种模式标本的特征基本吻合,只是南海的标本尾相对较长(19.1～24.6∶15.6倍泄殖孔相应体宽),内唇刚毛和体刚毛都较短(3.2～3.5μm∶6μm;2.8～3.0μm∶6μm)。