琉球群岛Coolia菌的多样性与毒性，以及新物种Coolia kabiraensis的描述

《Harmful Algae》：Diversity and toxicity of Coolia from the Ryukyu Islands, with a description of Coolia kabiraensis sp. nov.

Coolia属甲藻在冲绳群岛的多样性及毒性研究表明，新物种Coolia kabiraensis sp. nov.通过分子系统学（ITS1-5.8S-ITS2和28S rDNA）与形态学（包括首次记录日本C. palmyrensis）确认，其中4种对 Artemia 无显著毒性，但C. malayensis提取物导致40-85%死亡率，提示生态风险。

　　

肖恩·坎宁安（Shaun Cunningham）| 西拉蒂·瑞沃朗（Siratee Riewluang）| 美口爱卡（Aika Yamaguchi）| 安妮·罗尔顿（Anne Rolton）| 凯文·C·韦克曼（Kevin C. Wakeman）

北海道大学研究生院，日本北海道札幌市西8丁目北10，邮编060-0810

摘要

Coolia是一种广泛分布的海洋底栖甲藻属，其中一些物种能产生对海洋生物有毒的生物活性化合物。在这项研究中，我们通过形态学特征描述、分子系统发育分析以及Artemia毒性测试，调查了来自日本亚热带地区琉球群岛的Coolia的多样性和毒性。共鉴定出五个物种：四个之前已有记录的物种，包括C. palmyrensis在日本的首次发现；以及一个新物种Coolia kabiraensis sp. nov>。Coolia kabiraensis在形态上与Coolia monotis物种复合群中的成员非常相似，难以区分。利用ITS1–5.8S–ITS2和28S rDNA（D1–D3）遗传标记进行的系统发育分析将这一分类单元置于一个独特且得到充分支持的支系中，支持其作为新物种的认定。通过对全球Coolia记录的系统性回顾（包括同行评审的研究、GenBank序列、灰色文献和培养物收藏），我们进一步了解了该地区的物种多样性。琉球群岛的物种丰富度相对较高，但与其他亚热带和热带地区相当。毒性测试显示，C. kabiraensis、C. palmyrensis、C. canariensis和C. tropicalis的提取物在48小时后对Artemia的死亡率没有统计学上的显著影响。相比之下，C. malayensis的提取物导致了40–85%的死亡率，表明其对海洋生物存在潜在风险。这些发现突显了Coolia物种的隐秘多样性、变异性以及广泛的地理分布。

引言

海洋底栖甲藻遍布全球各种海洋环境（Hoppenrath等人，2023年）。包括Coolia、Ostreopsis、Gambierdiscus、Amphidinium和Prorocentrum在内的多个属能够产生生物毒素，这些毒素会在海产品中积累或影响海洋生物，导致鱼类死亡、适应性降低和食物中毒（Accoroni等人，2011年；Chinain等人，2023年；Mafra等人，2023年；Rolton等人，2022年；Sakamoto等人，2021年；Shears和Ross，2009年）。随着海洋变暖和海洋条件的变化，这些影响可能会加剧（Gobler，2020年；Tester等人，2020年）。

Coolia主要分布在热带、亚热带和温带沿海水域，但许多岛屿地区的记录较为有限。由于物种之间的形态相似性，其多样性和分布情况难以准确判断（Hoppenrath等人，2023年；Leaw等人，2010年；Leaw等人，2016年）。利用大亚基（28S）核糖体RNA基因和内部转录间隔区（ITS）进行的系统发育分析提高了Coolia的物种鉴定精度（Leaw等人，2016年；Phua等人，2021年；Rhodes等人，2014年；Wakeman等人，2015年）。Coolia常与其他有毒底栖甲藻共同存在（Aligizaki和Nikolaidis，2006年；Morton等人，1992年），这使得确定毒素来源变得复杂。虽然Gambierdiscus与食物中毒有更强的关联（Chinain等人，2023年；Parsons等人，2012年；Perkins等人，2024年；Stuart等人，2022年），但混合群落可能带来累积风险。

Coolia的毒性在不同物种、系统发育群甚至菌株之间差异很大，这给生态学和公共卫生评估带来了挑战（Leung等人，2017年；Miralha等人，2023年）。尽管某些菌株产生的毒素与其他甲藻的毒素结构相似（例如cooliatoxin和gambierone），但同一物种内的其他菌株可能没有毒性（Holmes等人，1995年；Leaw等人，2016年；Rhodes等人，2014年；Tibiri?á等人，2020年），实验室提取物仍能在不同测试生物中表现出毒性作用（Karafas等人，2015年；Rhodes和Thomas，1997年）。与Gambierdiscus和Ostreopsis相比，Coolia的生态和毒理学意义仍需进一步研究。

日本南部的琉球群岛具有亚热带气候，支持着多样的海洋生态系统。该地区有雪卡毒素鱼中毒的历史记录，其中Gambierdiscus被认为是主要原因（Oshiro等人，2010年），因此在日本得到了广泛研究（Funaki等人，2022年；Kuno等人，2010年；Nishimura等人，2016年；Nishimura等人，2013年；Yoshimatsu等人，2014年）。相比之下，像Coolia这样的产毒底栖甲藻研究较少（Faust，1995年；Wakeman等人，2015年）。识别这些分类单元及其毒性对于评估对公共卫生和海洋生态系统的风险至关重要。

为此，本研究调查了琉球群岛中Coolia的多样性，将其与全球多样性模式进行了比较，并评估了当地菌株的潜在毒性。通过形态学和分子方法研究了五个物种，包括一个遗传上独特的新物种。还汇编了以往文献、GenBank数据和培养物收藏的记录，以了解物种多样性情况，并通过Artemia生物测定法评估了甲醇提取物的毒性，以评估潜在的生态和公共卫生风险。

研究区域和样本采集

2021年1月至2023年9月期间，从日本南部冲绳县的两个地点采集了低潮带和浅亚潮带的沉积物样本，方法是将表层5厘米的沙质沉积物放入500毫升的塑料容器中。地点1是冲绳南部的Odo海滩（26.08872°N，127.70885°E），地点2是石垣岛的Kabira湾（24.46908°N，124.14217°E）。采集的沉积物样本被密封在密封的塑料容器中，保持低温后运输到实验室。

Coolia物种的形态

本研究中分离出的C. malayensis、C. palmyrensis、C. canariensis和C. tropicalis菌株的总体形态与先前发表的描述一致。代表性菌株的光学显微照片见图1。下面详细介绍了新物种Coolia kabiraensis的形态特征。

Coolia kabiraensis S. Cunningham, S. Riewluang, A. Yamaguchi, A. Rolton & K.C. Wakeman sp. nov.（图1A、2和3）

词源：种加词指……

讨论

我们在琉球群岛发现了五个不同的Coolia物种，其中包括C. palmyrensis在日本的首次确认记录，并报告了一个新物种C. kabiraensis。C. canariensis和C. tropicalis的菌株在形态上与Coolia monotis复合群（C. malayensis、C. palmyrensis和C. kabiraensis）中的物种不同。然而，在< />复合群内部，形态差异较为微妙，通常不足以作为鉴别依据，这进一步强调了基因分析的必要性。

作者贡献声明

SC：调查、数据管理、数据分析、可视化、写作——初稿编写； SR：调查、数据管理、数据分析、可视化、写作——审阅与编辑； AY：调查、数据管理、写作——审阅与编辑； AR：数据分析、可视化、写作——审阅与编辑； KCW：调查、数据管理、可视化、概念化、资金获取、监督、写作——审阅与编辑。

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• 作者名单中的顺序……

CRediT作者贡献声明

肖恩·坎宁安（Shaun Cunningham）：写作——审阅与编辑、初稿编写、可视化、监督、项目管理、方法学研究、数据分析； 西拉蒂·瑞沃朗（Siratee Riewluang）：写作——审阅与编辑、可视化、调查、数据分析； 美口爱卡（Aika Yamaguchi）：写作——审阅与编辑、调查、数据管理； 安妮·罗尔顿（Anne Rolton）：写作——审阅与编辑、可视化、数据分析； 凯文·C·韦克曼（Kevin C. Wakeman）：写作——审阅与编辑。