Eltonia chernetsovi(新属新种,属于Heterolobosea目Eutetramitea亚目)发现于一个生态多样性丰富的类群中,该类群包含亲缘关系密切的土壤生物和海水生物
《European Journal of Protistology》:Eltonia chernetsovi gen. et sp. nov. (Heterolobosea, Eutetramitea) from an ecologically diverse clade comprising closely related soil and seawater species
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本研究从俄罗斯Elton湖高盐沉积物中分离出一种新型异养原生生物,建立新属Eltonia,并描述其形态特征及分子系统发育。实验显示该物种在淡水(<5‰)和海水(>70‰)均可休眠,但仅在海水(40‰)中繁殖,揭示其在极端盐度下的生存策略。
埃卡捷琳娜·皮文(Ekaterina Piven)| 亚历山大·库德里亚夫采夫(Alexander Kudryavtsev)
俄罗斯科学院动物研究所细胞与分子原生生物学实验室,Universitetskaya街1号,199034,圣彼得堡,俄罗斯
摘要
一种新型的变形虫状原生生物Eltonia chernetsovi(新属新种)是从俄罗斯埃尔顿湖(盐度约为200–500‰)采集的盐泥中分离出来的,并对其进行了形态学和分子学研究。研究中仅发现了变形虫细胞和囊泡。在非定向运动过程中,这些变形虫表现出明显的细胞质流动现象以及透明的细胞质突出结构。囊泡呈球形,壁面光滑。细胞核内含有一个较大的偏心核仁。实验表明,该物种最初在盐度为40‰的海水中培养,能够在淡水环境中以囊泡形式存活,但在盐度低于5‰的淡水或盐度高达70‰的高盐环境中无法繁殖。在37°C的温度下,这些变形虫能够短暂繁殖,随后会迅速形成囊泡。通过对SSU rRNA基因和ITS区域的系统发育分析,发现该物种与来自农业土壤栖息地的两种未描述物种属于同一分支,这表明这类生物可能广泛分布于多种生态环境中。因此我们为这一分支创建了一个新属Eltonia,它隶属于Eutetramitea(Heterolobosea)类群,与海洋物种Oramoeba fumarolia以及土壤物种Vrihiamoeba italica有亲缘关系。
引言
Heterolobosea类群最初由Page和Blanton(1985年)确立,最初包括纯变形虫状原生生物或具有变形虫阶段和鞭毛阶段的变形虫鞭毛生物。该类群的主要形态特征包括:变形虫呈圆柱形,运动方式不规则并伴有透明细胞质的向前突出(称为“喷发形态”);线粒体嵴扁平或呈盘状;高尔基体未组织成dictyosomes结构。最初该类群包含两个目:Schizopyrenida(Singh, 1952)(变形虫和变形虫鞭毛生物)和Acrasida(Van Tieghem, 1880)(具有区域性孢子囊的变形虫)。随着更多生物多样性的数据积累,后来也将缺乏变形虫形态的鞭毛生物纳入了Heterolobosea类群(例如Cavalier-Smith和Nikolaev, 2008;Fenchel和Patterson, 1986;Yubuki和Leander, 2008)。分子系统发育学和系统基因组学的研究以及更多菌株的发现进一步丰富了Heterolobosea的多样性及分类学知识,揭示了多个来自不同生态位的新型分支。除了传统的淡水、土壤和海洋物种外,Heterolobosea中还包含许多极端环境下的物种(Baumgartner等,2009;Broers等,1990;Carduck等,2021;De Jonckheere等,2009, 2011a, 2011b;Fou?ková等,2024;Harding等,2013;Hohlfeld等,2023;Pánek等,2012;Plotnikov等,2015;Weekers等,1997)。这些物种包括厌氧菌、嗜盐菌、嗜热菌和嗜酸菌。
尽管目前已知的大多数Heterolobosea物种已通过形态学和分子数据进行详细命名和描述,但系统发育树中仍存在一些未培养菌株的序列。尽管有最近的系统基因组学研究(Pánek等,2025),Heterolobosea中仍有一些主要由未鉴定序列组成的谱系。其中一部分谱系属于Tetramitia VI分支(Pánek等,2025),包含多个物种,包括可能属于Stachyamoeba属的ATCC 50324菌株、Oramoeba fumarolia以及Vrihiamoeba italica(Murase等,2010)。该分支的一个有趣特征是其成员来源于不同的生态环境:最原始的分支Vrihiamoeba italica来自土壤(Murase等,2010),而Oramoeba fumarolia和Stachyamoeba ATCC 50324菌株则具有海洋起源,且Oramoeba fumarolia为嗜热菌,能在54°C的温度下生长(De Jonckheere等,2011b)。相反,该分支中的某些未描述菌株和环境序列则来源于土壤生态位。
在本文中,我们通过描述一种从陆地盐环境中分离出的新型Heterolobosea变形虫菌株,扩展了对这一类群生物多样性的认识,并探讨了其对Heterolobosea生物地理分布的影响。
节选内容
变形虫的分离、培养与保存
变形虫样本采集自2021年8月俄罗斯埃尔顿湖(坐标49.14895N, 46.80591E)的超高盐度泥样中。收到样本时样本已完全干燥,首先将其放入40毫米塑料培养皿中,并浸泡在经过过滤灭菌(0.2 μm)的蒸馏水中。所有操作均在预先灭菌的层流罩中进行。经过两天的培养后,通过挤压将悬浮在液体中的细胞物质分离出来。ELT3菌株的形态特征
这些变形虫的长度为11–28 μm,宽度为4–8 μm(平均分别为18 μm和5 μm),长度与宽度的比例为3.6–3.7(平均3.63);n=100。活体变形虫在玻璃表面和塑料培养皿中的形态特征相同。在运动过程中,它们呈现单轴运动模式,前端有明显的透明细胞质突出结构(图1A, C)。菌株鉴定与系统发育关系
根据其单轴运动方式,可以很容易判断这些变形虫属于Heterolobosea类群。虽然快速运动时细胞质流动较为稳定,但在缓慢且无方向性的运动过程中,它们会表现出明显的细胞质喷发现象。这一特征与分子系统发育分析结果一致,包括SSU rRNA二级结构的特征。分类学总结
Zoobank注册信息:本研究成果已在ZooBank系统中注册,注册号为:urn:lsid:zoobank.org:pub:0C4EA290-FF15-4B25-80BE-8D519DB5904B。新属名Eltonia的注册号为:urn:lsid:zoobank.org:act:B484CBD3-14D4-43D3-B944-8E86334968F8;新种名Eltonia chernetsovi的注册号为:urn:lsid:zoobank.org:act:347F47BD-8A9D-4FE6-9FB1-B261B25827A6。
门:Heterolobosea
亚门:
CRediT作者贡献声明
埃卡捷琳娜·皮文(Ekaterina Piven):负责撰写初稿、数据可视化及研究内容整理。亚历山大·库德里亚夫采夫(Alexander Kudryavtsev):负责撰写修订稿、方法学设计、资金申请及概念框架的构建。
致谢
我们感谢俄罗斯科学院动物研究所的米哈伊尔·马尔科维茨(Mikhail Markovets)博士和尼基塔·切尔内佐夫(Nikita Chernetsov)博士协助采集埃尔顿湖样本。本研究使用了俄罗斯科学院动物研究所的共享设备“Taxon”(
https://www.ckp-rf.ru/ckp/3038/)。研究部分得到了俄罗斯联邦的资助(项目编号125012800894-6,用于变形虫的培养与维护及分子研究)。