Prorocentrum sinense sp. nov.（甲藻科），这是一种来自中国南海香港沿海水域的新底栖甲藻，具有产生腹泻性贝类毒素（DSTs）的潜力

《Algal Research》：Prorocentrum sinense sp. nov. (Dinophyceae), a new benthic dinoflagellate from Hong Kong coastal waters, South China Sea with the potential to product diarrhetic shellfish toxins (DSTs)

新种普罗科蒙氏菌（Prorocentrum sinense）从香港近海分离，其形态特征及分子系统发育分析确认其独立物种地位，毒素检测显示可产生腹泻性贝类毒素（OA和DTX-1），且对卤虫幼虫具有显著毒性。

　　

周世文|吴家俊|王瑞芳|蔡 Leo Lai|王鹏斌

香港城市大学生物医学学院生物医学科学系，九龙塘，999077，香港

摘要

Prorocentrum属物种可引发藻华，其中一些物种能产生腹泻性贝类毒素（DSTs），如奥卡达酸（OA）及其类似物——甲藻毒素（DTXs）。这些毒素与腹泻性贝类中毒（DSP）有关，对人类健康构成威胁。在本研究中，从香港沿海水域分离出一种Prorocentrum菌株SKLMP 3SW37，并通过形态学和系统发育分析对其进行了鉴定。在形态学上，该菌株与P. emarginatum、P. fukuyoi和P. sculptile相比，具有更小的细胞大小和独特的周鞭毛板结构。通过内部转录间隔区（ITS）和大亚基（LSU）rRNA基因序列的系统发育分析发现，该菌株与P. emarginatum关系密切，但存在显著差异（统计支持明确）。结合形态学和系统发育数据，将该菌株归类为一个新的Prorocentrum物种，建议命名为Prorocentrum sinense sp. nov。Prorocentrum sinense菌株SKLMP 3SW37的毒性通过目标筛选、疑似筛选和非目标筛选方法以及Artemia salina幼体的体内毒性试验进行了评估。结果证实该菌株具有毒性，可产生OA和DTX-1，在细胞浓度达到5×10³ cell mL^?1时即可导致Artemia幼体死亡。在香港水域发现这种新的有毒Prorocentrum物种，凸显了有害底栖甲藻对香港及其周边地区海洋水产养殖、渔业和人类健康的潜在威胁。

引言

有害藻华（HABs）的频率和地理范围受到全球气候变化和人为富营养化的影响，对海洋生态系统、水产养殖、人类健康和旅游业构成了严重威胁[1]、[2]、[3]。Prorocentrum属物种是全球引发藻华的甲藻之一。过去二十年来，中国许多地区每年都记录到浮游Prorocentrum物种的藻华，尤其是P. donghaiense[4]、[5]。相比之下，尽管底栖Prorocentrum物种在全球范围内分布广泛且对环境和人类健康构成重大风险，但它们常常被忽视。

这些底栖物种是强效腹泻性贝类毒素（DSTs）的来源，包括奥卡达酸（OA）及其类似物——甲藻毒素（DTXs），这些毒素通过食物链导致人类腹泻性贝类中毒（DSP）[6]、[7]、[8]、[9]。DSP通常表现为轻度胃肠道疾病，包括腹泻、呕吐、轻微恶心和腹痛，偶尔伴有头痛和发热[10]、[11]。首例DSP病例发生在1978年的日本。然而，近年来在亚洲、欧洲、南美洲和南非等多个地区都记录到了更多病例[12]、[13]、[14]、[15]、[16]、[17]、[18]。

Prorocentrum属由Ehrenberg于1834年建立，Prorocentrum micans Ehrenberg被列为模式种[19]。迄今为止，根据其形态学和分子系统发育特征已描述了80多个物种[20]。这些物种具有全球分布，占据多种生态位，包括浮游、底栖和附生环境[21]、[22]、[23]。根据栖息地偏好，它们被分为浮游种和底栖/附生种[23]、[24]。大约30个物种被归类为底栖或与基质相关的物种，栖息在沉积物、珊瑚和大型藻类上[25]。在这些底栖Prorocentrum物种中，并非所有物种都能产生毒素，至少有十个物种被确认具有毒性，包括P. caipirignum、P. concavum、P. faustiae、P. foraminosum、P. fukuyoi、P. hoffmannianum、P. leve、P. lima、P. porosum和P. rhathymum。这些物种合成多种毒素，如OA及其类似物（DTXs）以及其他聚醚毒素[26]、[27]、[28]、[29]、[30]。由于遗传多样性和生态条件，Prorocentrum物种的毒素谱型既存在种间差异也存在种内差异。例如，来自多芬岛的P. concavum菌株被报道能产生OA及其二醇酯衍生物，而来自奥地利和南海的菌株则未检测到OA[31]、[32]、[33]、[34]。此外，在P. lima等物种中，腹泻性贝类毒素（DSTs）的产生会受到营养和环境因素的显著影响；例如，在氮或磷限制条件下，DSTs的合成会增加[35]、[36]、[37]。

Prorocentrum产生的毒素中，DSTs（包括OA和DTXs）因其在DSP中的作用而受到广泛关注。对于体重60公斤的成年人来说，摄入40微克OA或32微克DTX-1即可引发DSP症状[38]、[39]。为降低风险，欧洲食品安全局（EFSA）规定商业双壳类海产品中OA的限量为160微克当量/公斤，这一标准在全球范围内得到采用[40]。OA是主要的DSP致病毒素，具有多种毒性作用，包括细胞毒性、基因毒性、神经毒性、胚胎毒性和免疫毒性，有证据表明其毒性作用具有剂量和时间依赖性，可能促进或抑制肿瘤生长[41]、[42]、[43]、[44]。同样，DTXs能抑制磷酸酶并表现出神经毒性和促进肿瘤生长的作用[45]、[46]。

香港位于中国东南海岸，周围环绕着南海和珠江三角洲。过去几十年里，该地区经历了有害藻华，以及来自Amphidinium、Coolia、Fukuyoa、Gambierdiscus、Ostreopsis和Prorocentrum等属的有毒底栖甲藻[47]、[48]、[49]、[50]。具体来说，有报道称香港水域中的P. cf. lima菌株具有毒性，一些Prorocentrum物种（如P. cf. emarginatum）的核苷酸序列已存入NCBI数据库[50]、[51]。然而，这些记录缺乏支持物种鉴定的形态学和系统发育数据[50]。此外，香港周边海域也报告了越来越多的有害藻华事件，新发现的底栖物种，尤其是Prorocentrum物种，甚至在海南岛新村湾、南海首次出现了底栖Prorocentrum藻华[32]、[34]、[52]、[53]、[54]、[55]。

为填补这些知识空白，对香港沿海水域的底栖甲藻进行了针对性调查。结果分离并鉴定出一种新的底栖甲藻物种Prorocentrum sinense sp. nov.，通过详细的形态学检查和系统发育分析对其进行了描述。此外，还采用基于质谱数据的综合方法对其毒素谱型进行了研究，并通过使用海洋浮游动物Artemia salina幼体的体内生物测定评估了其毒性效应。

部分内容

藻类分离与培养

2021年至2023年间，潜水员在香港水域的11个采样点（珊瑚和大型藻类栖息地）收集了包括珊瑚碎屑、大型藻类、石头以及表层数厘米（<5厘米）沙质沉积物在内的样本（图1）。采样分别在雨季（5月至10月，海水温度较高，25–30°C，偶尔因降雨导致盐度降低<30 psu）和旱季（11月至4月）进行

结果

一种新的底栖Prorocentrum物种Prorocentrum sinense仅从香港水域的Chik Mun Tau采样点10的珊瑚碎屑中分离出来（图1）。其身份通过形态学和系统发育特征得到确认。

形态学

在形态学上，P. sinense明确属于Prorocentrum属，与其密切相关的物种P. fukuyoi、P. sculptile，尤其是P. emarginatum有许多共同特征，这使得它们乍看之下难以区分。然而，几个独特的形态学特征有效地将P. sinense与其他物种区分开来。

在低倍显微镜下，P. sinense呈现圆形至椭圆形的细胞形态，长宽比（L/W）为1.03–1.22，与P.

结论

本研究鉴定了一种新的底栖甲藻物种Prorocentrum sinense sp. nov.，其特征基于其形态学和分子系统发育特性。通过结合目标筛选、疑似筛选和非目标筛选的全面毒素分析策略（基于质谱技术），发现SKLMP 3SW37菌株能产生DSP毒素OA和DTX-1。这是首次记录到Prorocentrum sinense中产生毒素的菌株，表明其具有潜在的

CRediT作者贡献声明

周世文：撰写——原始稿件、方法学、研究设计、概念构思。吴家俊：撰写——审稿与编辑、项目管理、方法学、研究设计。王瑞芳：方法学。蔡 Leo Lai：撰写——审稿与编辑、监督、项目管理、方法学、资金筹集。王鹏斌：撰写——审稿与编辑、监督、项目管理、方法学、资金筹集。

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

本研究得到了以下项目的支持：国家自然科学基金（编号41706191）、第二海洋研究所科学研究基金（编号JG2410）、国家自然科学基金（编号41961144013和41676111）、香港研究资助委员会合作研究基金（编号C7013-19GF）以及香港研究资助委员会一般研究基金（编号CityU11104821）。