全 文 ：收稿日期： 2012–09–27　　　　接受日期： 2013–01–21
基金项目： 广西科学院基本科研业务费资助项目(12YJ25HY10)；广西自然科学基金项目(2012GXNSFEA053001)；广西自然科学基金项目
(2011GXNSFE018002)资助
作者简介： 龙超(1984 ~ )，男，硕士，实习研究员，主要研究方向为海洋生物研究。
* 通讯作者 Corresponding author. E-mail: Clongflying@163.com
热带亚热带植物学报　2013， 21(4)： 332~338
Journal of Tropical and Subtropical Botany
北部湾海洋原甲藻的形态特征及其系统进化分析
龙超*, 陈波, 何碧娟, 高程海
(广西科学院， 广西近海海洋环境科学重点实验室， 南宁 530007)
摘要： 为探讨广西北部湾海洋原甲藻(Prorocentrum micans)的形态特征及其系统进化意义，利用光学显微镜、分子生物学方法，
对海洋原甲藻 BBW-01 藻株的形态特征进行了描述，并分析了其分子系统进化关系。结果表明，各地理株系的海洋原甲藻的
形态特征相似，仅在细胞大小上存在差异。海洋原甲藻 BBW-01 与采自于广东大亚湾的海洋原甲藻形态特征最为接近，其壳
板后端的 7 个呈“V”字形对称排列的大孔可作为海洋原甲藻鉴定的重要指标。18S rDNA 序列同源检索和系统进化分析表明，
海洋原甲藻 BBW-01 与源自中国南海的海洋原甲藻的亲缘关系最近，并与其他 2 株海洋原甲藻聚成一支，属于浮游、兼性浮游
类原甲藻。因此，对赤潮原因种的准确识别有助于预防和减轻赤潮对海洋环境和人类带来的危害。
关键词： 海洋原甲藻； 形态特征； 系统进化； 北部湾
doi: 10.3969/j.issn.1005–3395.2013.04.006
Morphological and Phylogenetic Analysis of Prorocentrum micans Isolated
from the Beibu Gulf
LONG Chao*, CHEN Bo, HE Bi-juan, GAO Cheng-hai
(Guangxi Key Laburatory of Marine Environmental Science, Guangxi Academy of Sciences, Nanning 530007, China)
Abstract: The aim was to understand morphological characteristics and phylogenetic evolution significant of
Prorocentrum micans. The morphological characters of P. micans BBW-01strain, isolated from Beibu Gulf of
Guangxi Province, was described under light microscopy, and phylogenetic evolution relationship was studied
on the basis of molecular sequences. The morphological characters of different geographical P. micans tested in
this study were similar, except of the range of cell size. The morphology of P. micans BBW-01 was more close
to that isolated from Daya bay of Guangdong Province. Seven big pores arranged symmetrically with V-shape at
the posterior end could be an important indicator of identification of P. micans. Homologous Blast and system
evolution analysis on the basis of 18S rDNA sequence showed that P. micans BBW-01 had close relation with
P. micans (DQ004735), and clustered together with two other P. micans, belonging to planktonic or facultative
planktonic Prorocentrum. Therefore, the precise identification of the causative species was helpful to prevent and
reduce the harm of red tide on marine environment and human beings.
Key words: Prorocentrum micans; Morphological characteristics; Molecular phylogeny; Beibu Gulf
原 甲 藻 属(Prorocentrum)隶 属 于 甲 藻 门
(Pyrrophyta)双鞭甲藻纲(Dinophyceae)纵裂甲藻亚
纲(Desmokontae)原甲藻目(Prorocentrales)[1]，种类遍
及世界各大海域，在我国东海、南海等海域均有发
第4期 333
现，是重要的赤潮原因种[1–3]。目前，在我国沿海海
域可引发赤潮的原甲藻有东海原甲藻、海洋原甲
藻、微小原甲藻、尖叶原甲藻、利玛原甲藻以及反曲
原甲藻[1–4]。其中，东海原甲藻是我国沿海海域赤潮
的第一优势种，2007 – 2010 年我国沿海共发生赤
潮 205 次，由东海原甲藻引发的赤潮有 45 次，约占
赤潮总次数的 22%[4–7]。此外，利玛原甲藻不仅能
引发赤潮，还能产生赤潮藻毒素[8]，其产生的腹泻性
贝毒 DSP (Diarrhetic shellfish poisoning)可以通过食物
链的积累，对海洋生物及人类健康构成巨大威胁[4]。
海 洋 原 甲 藻(Prorocentrum micans)最 早 由
Ehrenberg 发现，是原甲藻属的代表种[9]，也是我国
近岸水域常见赤潮种，曾在香港水域引发 5 次赤
潮[10]，在深圳湾发生过 2 次大面积赤潮，细胞密度
高达 107 ~ 108 cells L–1 [1]。赤潮发生时，海边会散发
出浓重的腥味，赤潮后期海水中营养盐浓度急剧下
降，对海洋生态平衡以及海洋环境造成严重危害。
由于海洋原甲藻的形态多变，在鉴定上具有一定难
度，鉴于此，本文试图从形态学角度将分离于广西
北部湾的海洋原甲藻与其他地理株系进行对比，并
从分子生物学角度描述该种的系统进化地位，以期
为该藻的鉴定工作提供科学的依据，从而提高对海
洋原甲藻监测和预警的可靠性。
1 材料和方法
1.1 藻种分离与培养
海水样品于 2012 年 3 月采集于广西防城港企
沙海域。在实验室采用逐级稀释法并结合毛细管
分离法，获得海洋原甲藻(Prorocentrum micans)纯
系，编号为 BBW-01。实验藻种在 f/2 培养液，光暗
比为 12 h : 12 h，光照强度为 40 ~ 50 μmol m–2s–1，培
养温度为(23 ± 1)℃的条件下培养，并保存于广西科
学院北部湾赤潮藻种质资源库。
1.2 形态观察
取指数生长期的海洋原甲藻细胞，用 2% 戊二
醛固定，在尼康 T-100 型光学显微镜下测量细胞大
小，利用 I2-KI-水合氯醛染色液对海洋原甲藻甲片
染色[11]，并拍照。
1.3 DNA提取、PCR扩增
基 因 组 DNA 的 提 取 采 用 CTAB 法[12]。 对
18S rDNA 基因片段进行扩增，所用引物分别是
18ScomFl: 5′-GCTTGTCTCA AAGATTAAGCCAT-
GC-3′ 和 18ScomRl: 5′-CACCTACGGAAACCTTG-
TTACGAC-3′。PCR 反应程序为：94℃ 3 min，94℃
20 s，50 ℃ 30 s，72 ℃ 40 s, 共 30 次 循 环，最 后
72℃延伸 7 min，于 15℃保存。PCR 产物送华大基
因技术有限公司进行测序。
1.4 数据处理
登陆 NCBI 网站(http://www.ncbi.nih.gov)，将测
得的序列用 Blastn 进行同源搜索，确认获得的序列
为相应的序列，采用 CLUSTAL X 程序对序列进行
多重比对，用 Mega 4.0 软件中的邻接法(Neighbor-
Joining method, NJ)建立系统进化树。
2 结果和分析
2.1 海洋原甲藻的形态特征
从图 1 可见，海洋原甲藻 BBW-01 的细胞呈斜
水滴形，前端较圆，中部最宽，后端逐渐变尖。细胞
长 42 ~ 57 μm，宽 23 ~ 33 μm，由左右两壳板组成，
顶刺与副刺着生于左壳板顶端。顶刺较长，形如矛
尖，具翼，约 7 μm，副刺较短，一般与顶刺相向而生。
细胞壳面布满了排列规则的小孔。壳板中部以下，
两侧各有 2 排自中部向壳面边缘呈辐射状延伸的
细长孔，两侧细长孔对称分布，中间无连接，数量自
上而下依次增多，分别为 3 个和 5 个。壳面大孔主
要分布于细胞前端边缘与后端边缘。后端 7 个大
孔特征明显，呈“V”字形对称排列。
海洋原甲藻 BBW-01 与采自其他海域的海洋
原甲藻的形态特征基本一致(表 2)，但在细胞大小
上有一定差异。本研究中，海洋原甲藻 BBW-01 与
采自广东大亚湾[1]和墨西哥太平洋[14]的大小基本一
致，比采自东海[2]和广东大鹏湾[3]的海洋原甲藻细
胞略小，与 Cohen-Fernandez 等[15]报道的墨西哥太
平洋海洋原甲藻的细胞大小相差较大。
2.2 海洋原甲藻系统进化分析
2.2.1 序列分析
从 海 洋 原 甲 藻 BBW-01 提 取 18S rDNA，经
测序表明其序列长度为 1666 bp，其中 G + C 含量
为 45.6%。BLAST 同源检索比对的结果表明，海
洋原甲藻 BBW-01 与海洋原甲藻(DQ004735)仅有
龙超等：北部湾海洋原甲藻的形态特征及其系统进化分析
334 第21卷热带亚热带植物学报
表 1 基于 18S rDNA 序列进行的系统发育分析中所用藻种来源
Table 1 Origin of materials for the18S rDNA sequences used in the phylogenetic analysis
种
Species
GenBank 登录号
GenBank Accession No.
株系
Strain
来源
Source
海洋原甲藻 Prorocentrum micans — BBW-01 广西北部湾 Beibu Gulf, Guangxi
DQ004735 PmicC 中国南海 South China Sea
EU780638 CCMP1589 美国罗得岛州纳拉干塞特湾 Narragansett Bay
AY585526 CCMP1589 西波特兰北部港口 West Boothbay Harbor
慢原甲藻 P. rhathymum EU287487 S7 美国福罗里达州 Florida, USA
墨西哥原甲藻 P. mexicanum EU287485 CCMP687 美国福罗里达州 Florida, USA
三角棘原甲藻 P. triestinum AB183673 MBIC11147 —
DQ004734 PtriC 中国南海 South China Sea
纤细原甲藻 P. gracile AY443019 CCCM 765 美国华盛顿普吉特海湾 Puget sound, Washington, USA
P. tsawwassenense EF657885 — 不列颠哥伦比亚 British Columbia
微小原甲藻 P. minimum AY803740 1 中国南海 South China Sea
AY421791 PmiPrMu21 韩国沿海 Korean Coasts
东海原甲藻 P. donghaiense DQ336054 — 中国东海 East China Sea
具齿原甲藻 P. dentatum DQ336057 CCMP1517 南太平洋 South Pacific
P. arenarium Y16234 PMAYD1 印度洋 Indian Ocean
P. bimaculatum HQ890882 IFR10-166 阿拉伯海湾 Arabian Gulf
P. concavum Y16237 PPAN04 Gulf of Panma, Pacific Coast
HQ890884 IFR10-096 阿拉伯海湾 Arabian Gulf
P. glenanicum GU327679 IFR1080 法国南布列塔尼 South Brittany
P. levis FJ489617 VGO880 —
利玛原甲藻 P. lima Y16235 #151 日本太平洋沿海 Japan, Pacific Coast
P. maculosum Y16236 PPAN20 巴拿马塔多拉岛 Contadora Island, Pananma
P. panamensis Y16233 PPAN06 巴拿马塔多拉岛 Contadora Island, Pananma
P. pseudopanamense GU327677 IFR709 法国南布列塔尼 South Brittany
夜光藻 Noctiluca scintillans AF022200 — —
—： 缺失信息。
—： Missing information.
图 1 海洋原甲藻 BBW-01 形态特征。A. 海洋原甲藻壳面观； B. 左壳板，顶刺和副刺； C. 右壳板，辐射状延伸的细长孔以及“V”字形排列的大孔。
AS：顶刺； as：副刺； EP：细长孔； LP：大孔。
Fig. 1 Morphological characters of Prorocentrum micans BBW-01 strain. A. Valve surface view；B. Left valve, showing apical spine and ancillary
spine (arrows); C. Right valve, showing radially extended elongated pores and V-shape arranged large pores (arrows). AS: Apical spine; as: Ancillary
spine; EP: Elongated pore; LP: Large pore.
第4期 335
表 2 不同地理株系海洋原甲藻的形态特征
Table 2 The morphological characters of different geographical Prorocentrum micans
藻种来源
Origin of algae
形状
Shape
长 (μm)
Length
宽 (μm)
Width
长宽比 Ratio of
length to width
顶刺 Apical
spine (μm)
刺丝胞孔
Trichocyst pore
文献
Reference
北部湾
Beibu Gulf,
Guangxi
斜水滴形
Oblique drop-shaped
42 ~ 57 23 ~ 33 < 2 ≈ 7 布满了排列规则的小孔；自中部
向壳面边缘呈辐射状延伸的细
长孔；大孔主要分布于壳板前端
边缘，后端 7 个大孔呈“V”字型
对 称 排 列 Valve surface regularly
distributed many small pores.
Elongated pores radially distributed
from middle to edge. Large pores
mainly distributed at anterior end,
and seven V-shaped arranged big
pores at posterior end
本文
This paper
大亚湾
Daya Bay,
Guangdong
亚梨形
Oblique pear-shaped
45 ~ 55 20 ~ 30 — 7 ~ 9 刺丝胞孔主要呈放射状延伸至壳
板 边 缘 Trichocyst pores radially
extended to the edge
[1]
墨西哥
Mexico
卵圆至披针形
Oval-lanceolate
40 ~ 57 26 ~ 30 — — 刺丝胞孔主要呈放射状延伸至
壳板边缘，另有大量刺丝胞孔散
落 在 壳 板 边 缘 Trichocyst pores
radially extended to the edge, and
others scattered the edge
[13]
大鹏湾
Dapeng Bay,
Guangdong
卵形 Oval 35 ~ 70 20 ~ 50 — — 刺丝胞孔呈放射状排列
Trichocyst pores radially arranged
[3]
东海
East China
Sea
斜水滴形
Oblique drop-shaped
35 ~ 70 20 ~ 50 — 7 边缘覆盖呈放射状排列的刺丝胞
孔 Numerous trichocyst pores radially
arranged around edge
[2]
墨西哥
Mexico
前端圆后端尖
Rounded anteriorly,
pointed posteriorly
19.6 ~ 86.5 8.6 ~ 36.4 < 2 6.2 ~ 8.0 壳板表面分布许多规则的凹陷小
槽；自中部向壳面边缘呈辐射状
延 伸 的 细 长 孔；少 量 大 孔 Valve
surface regularly distributed many
depression small groove. Elongated
pores radially distributed from
middle to edge. A few of large
pores
[14]
—：原文未提及。
—：Not mentioned in original paper.
3 个碱基差异(包括两个缺失位点)，相似性最高，
达 99.82%；与海洋原甲藻(EU780638)和海洋原甲
藻(AY585526)的相似性为 99.76%；与慢原甲藻(P.
rhathymum)、墨西哥原甲藻(P. mexicanum)、三角棘
原甲藻(P. triestinum)、纤细原甲藻(P. gracile)和 P.
tsawwassenense 的相似性均大于 99.00%。说明 18S
rDNA 序列比较保守，变异率小，但利用 BLAST 同
源检索仍能清晰地分辨各序列间的碱基差异和相
似性。此外，比对结果还表明，同为南海株系的海
洋原甲藻 BBW-01 与海洋原甲藻(DQ004735)的遗
传关系最为密切。
2.2.2 系统进化分析
依 据 表 1 中 18S rDNA 序 列 构 建 系 统 进 化
树，分 别 用 邻 接 法(NJ)、最 小 进 化 法(Minimum
evolution，ME)和最大简约法(Maximum parsimony，
MP)构建系统发育树，所得结果基本一致。从用
邻接法构建的系统进化树(图 2)来看，海洋原甲藻
BBW-01 与 海 洋 原 甲 藻(DQ004735)聚 成 一 支，支
龙超等：北部湾海洋原甲藻的形态特征及其系统进化分析
336 第21卷热带亚热带植物学报
和 P. pseudopanamense 组成浮游、兼性浮游类原甲
藻族群，另有由 P. arenarium、P. bimaculatum、P.
concavum、P. consutum、P. levis、利 玛 原 甲 藻(P.
lima)和 P. maculosum 组成底栖生活的原甲藻族群。
结 合 表 3，利 用 Mega 4.0 软 件 的 Kimura 2-
parameter 模型计算各藻株间的遗传距离。结果表
持率为 79%，并与另外两株海洋原甲藻聚为一簇，
与他们关系较密切的还有慢原甲藻(EU287487)和
墨西哥原甲藻(EU287485)，它们连同三角棘原甲
藻、纤细原甲藻、P. tsawwassenense、东海原甲藻
(P. donghaiense)、具齿原甲藻(P. dentatum)、微小原
甲 藻(P. minimum)、P. glenanicum、P. panamensis
图 2 由邻接法(NJ)构建的系统树。以夜光藻为外类群。
Fig. 2 Phylogenetic tree based 18S rDNA gene sequence by Neighbour-Joining method. Noctiluca scintillans as outgroup.
表 3 部分原甲藻 18S rDNA 序列的 Jukes-Cantor 距离矩阵
Table 3 Jukes-Cantor corrected distance based on 18S rDNA sequences in Prorocentrum
1 2 3 4 5 6 7 8 9
1
2 0.001
3 0.001 0.002
4 0.001 0.002 0.000
5 0.002 0.002 0.002 0.002
6 0.002 0.003 0.001 0.001 0.002
7 0.007 0.007 0.006 0.006 0.006 0.006
8 0.007 0.007 0.007 0.007 0.006 0.007 0.001
9 0.007 0.007 0.006 0.006 0.006 0.006 0.001 0.001
10 0.011 0.012 0.010 0.010 0.012 0.010 0.013 0.014 0.013
1: Procentrum micans (BBW-01); 2: P. micans (DQ004735); 3: P. micans (EU780638); 4: P. micans (AY585526); 5: P. rhathymum (EU287487); 6: P.
mexicanum (EU287485); 7: P. triestinum (AB183673); 8: P. triestinum (DQ004734); 9: P. gracile (AY443019); 10: P. tsawwassenense (EF657885).
第4期 337
明，海洋原甲藻 BBW-01 与其他 3 株海洋原甲藻
的遗传差异最小，均为 0.001，与慢原甲藻和墨西
哥原甲藻的遗传差异为 0.002，与三角棘原甲藻和
纤细原甲藻的遗传差异为 0.007，与其他原甲藻的
遗传差异均大于 0.010，与外类群夜光藻(Noctiluca
scintillans)的遗传差异最大，为 0.109。说明不同地
理株系的海洋原甲藻 18S rDNA 的序列变异率很
低，且海洋原甲藻与慢原甲藻和墨西哥原甲藻在系
统进化上具有密切的亲缘关系。
3 讨论
海洋原甲藻分布于世界各个海域，许多研究
者对该藻的形态特征做了大量研究。海洋原甲
藻与纤细原甲藻(P. gracile)形态相似，极易混淆。
Okamura[15] 曾将纤细原甲藻疑似为海洋原甲藻。
二者细胞大小范围部分重叠，均有具翼顶刺，刺丝
胞孔的排列方式也极其相似。其区别主要有以下
四点：①海洋原甲藻呈斜水滴形，细胞个体较大，中
部最宽，长宽比小于 2，而纤细原甲藻细胞略长，稍
小，呈披针形，长宽比大于 2；②均有 1 个具翼顶刺，
但纤细原甲藻的顶刺略长；③纤细原甲藻壳板末端
有一刺状突起，而海洋原甲藻则没有这一特征[14]。
④海洋原甲藻壳板后端有 7 个大孔，排列呈“V”字
形，这一新特征可区别于其他种类。
藻细胞大小是种类鉴定的一个重要指标。我
们通过分析比较各海域的海洋原甲藻，结果表明，
同是采自墨西哥太平洋的海洋原甲藻，Hernández-
Becerril[13] 和 Cohen-Fernandez[14] 对它们细胞大小
的描述差异较大。其原因可能是 Cohen-Fernandez
研究的可能含有其他相似种，亦或是存在变种的可
能。王波[16]对几株原甲藻的 28S rDNA 基因进行分
析，认为采自南海的海洋原甲藻(DQ004735)与其他
海域的海洋原甲藻的种内遗传距离大于与海洋原
甲藻(DQ004735)和慢原甲藻、墨西哥原甲藻的种间
距离，海洋原甲藻(DQ004735)与慢原甲藻和墨西哥
原甲藻聚成一支，区别于其他海域的海洋原甲藻，
表明海洋原甲藻南海株系可能在进化方向上不同
于其他海洋原甲藻株系。墨西哥太平洋的海洋原
甲藻是否存在变种，同一地理株系的海洋原甲藻在
细胞大小和分子进化方面是否存在差异，仍需进一
步研究。
许多研究者利用核糖体基因构建的系统进化
树将原甲藻属甲藻划分为两大类群[17–20]，一类是浮
游类和兼性浮游类原甲藻，该类细胞形态多变，多
为不对称结构；另一类是底栖类原甲藻，这类细胞
形态对称，变化较小[19,21]。原甲藻在系统进化上的
多源进化学说得到了部分研究者的认同，这些研
究者建议恢复 Exuviaella 属的地位[22]，但分类学家
仍然坚持原甲藻为单源进化，此观点最近在多基
因和非核糖体基因系统进化方面也得到了一些证
据[23–24]。尽管如此，目前所有的研究均有待检验，
原甲藻的分类和起源问题仍需结合原甲藻的形态
特征和多样的分子标记方法进行更深层次的探讨
和研究。
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