基于线粒体与核糖体基因组的 Neritona juttingae分子系统发育研究及其对玉黍螺科（Neritidae）分类的启示

《ZooKeys》：Molecular phylogenetic analysis of Neritona juttingae (Mienis, 1973) (Gastropoda, Cycloneritida, Neritidae) with remarks on the phylogenetic position of the genus Neritona

本研究针对兼具观赏价值与分类学意义的淡水螺类 Neritona juttingae，首次报道了其完整线粒体基因组和核糖体RNA基因簇序列。通过构建基于多个数据集的系统发育树，不仅明确了该物种在玉黍螺科 Neritininae 亚科中的独立演化地位，也为解决长期存在的属级和种间分类关系问题提供了关键分子证据。这项工作为水族观赏物种的鉴定和保护管理奠定了重要数据基础。

　　

在淡水水族箱和贝壳收藏界，一种外形独特的螺类颇受欢迎：它的外壳呈半球形，表面有6至9条螺旋肋，每条肋上又排列着一系列小结节或尖刺。这种被称为 Neritona juttingae的螺，原产自东南亚，如今已是全球观赏宠物贸易中的一员。尽管广受青睐，但关于它的科学认知却相当匮乏。它归属的 Neritona属，以及整个玉黍螺科（Neritidae）内的属间系统发育关系，长期存在着分类上的混乱与不确定性，亟待分子层面的澄清。为此，一个来自莆田学院环境与生物工程学院的研究团队，首次对 Neritona juttingae进行了深入的分子系统发育分析，相关研究成果已发表在《ZooKeys》期刊上。

为了解答上述问题，研究人员从中国水族市场购得一只来自印度尼西亚苏门答腊的 Neritona juttingae标本（编号RTX-NER-01）。他们首先通过形态学特征与分子数据（BLAST和系统发育分析）对标本进行了准确鉴定。随后，运用基因组浅层测序技术，成功组装并注释了该物种的第一个完整线粒体基因组（长度15,950 bp，登录号PP958837）和完整的核糖体RNA基因簇（18S-ITS1-5.8S-ITS2-28S，长度10,124 bp，登录号PV833224）。研究采用多种组装工具（如GetOrganelle、NovoPlasty）和注释流程，并结合已有的公共数据库序列，构建了基于不同数据集（如13个蛋白质编码基因（13PCGs）、13PCGs+2个rRNA、以及COI+16S等）的系统发育树，以探讨其系统发育位置。同时，还进行了核苷酸多样性、密码子偏好性及进化速率（Ka/Ks）分析。

研究得出以下主要结果：

物种鉴定

结合其半圆形外壳、棕黑色壳皮、具6-9条螺旋肋及小刺状结节的典型形态特征（与Eichhorst的描述相符），以及BLAST和系统发育分析结果，确认本研究测序的标本为 Neritona juttingae。研究中还发现，数据库中已存在的 N. juttingae部分 COI序列过短（仅313 bp），导致初步比对时匹配度不高，提示了数据库序列信息完整性的重要性。

线粒体基因组结构

Neritona juttingae的线粒体基因组包含13个蛋白质编码基因（PCGs）、2个rRNA基因、22个tRNA基因和一个非编码区（NCR），全长15,950 bp。其A+T含量为62.7%，AT偏斜度为负（-0.113），GC偏斜度为正（0.235）。13个PCGs均以ATG作为起始密码子，但终止密码子有所不同：nad5、nad4和 nad2以单个T结尾，cox1、cox2、nad6和 nad3以TAG结尾，其余基因则以TAA结尾。

基因与密码子使用

在所有蛋白质编码基因中，Leu（亮氨酸）的使用频率最高（16.0%），Cys（半胱氨酸）最低（1.47%）。在密码子层面，CGA (Arg)、UCU (Ser) 和 CCU (Pro) 是最常用的密码子。

系统发育分析

基于线粒体基因组数据的系统发育树强烈支持将玉黍螺科分为两个亚科：Neritinae（包含海洋生活的 Nerita属）和 Neritininae。Neritona juttingae被置于 Neritininae 亚科中，并形成一个独立的进化分支。然而，由于本研究仅包含该属的一个物种，无法验证 Neritona属的单系性（即所有物种是否源自一个共同祖先）。此外，Neritininae 亚科内部各属间的系统发育关系在不同数据集中存在拓扑结构不一致的情况，表明关系尚不完全明确。COI与16S rRNA基因的联合分析结果也支持了上述分类框架。

核苷酸多样性与进化速率

对玉黍螺科29个物种的13个PCGs和2个rRNA基因进行的分析显示，不同基因的核苷酸多样性（Pi）和进化速率（非同义替换率Ka/同义替换率Ks）存在差异。例如，12S rRNA、cox1、16S rRNA 和 cox2基因的序列变异相对较低，而 nad6、nad2、nad4和 nad5基因的变异则较高。cox1、cytb、nad1和 atp6基因的进化速率较慢（Ka/Ks值低），而 atp8、nad2和 nad6基因的进化速率较快（Ka/Ks值高）。

在讨论与结论部分，作者强调了以下几点重要意义：

1. 1.
   支持玉黍螺科两亚科的分类体系：本研究结果有力地支持了根据线粒体基因组数据将玉黍螺科分为 Neritinae 和 Neritininae 两个亚科的分类方案，这与前人的研究结论一致。
2. 2.
   揭示了属间关系的复杂性：研究指出，由于线粒体基因进化速率的异质性、长支吸引效应以及不完全谱系分选等问题，Neritininae 亚科内部的属间系统发育关系在不同数据集中呈现不稳定状态，暗示仅凭线粒体基因组数据可能不足以完全解析这些关系。需要纳入更多物种和核基因组数据来厘清。
3. 3.
   提出了 Neritona属可能非单系的假设：鉴于 N. juttingae在系统发育树中形成了独立的分支，且其形态（如外壳带刺）在玉黍螺科中非常独特（Eichhorst甚至曾推测其可能属于一个新属），结合 COI扩展数据集分析中 N. juttingae与同属的 N. granosa未聚在一起的现象，作者认为 Neritona属可能不是单系群。但这需要未来获得该属模式种（N. labiosa）及其他物种的完整分子数据来验证。
4. 4.
   警示了公共数据库中的数据质量问题：研究过程中发现公共数据库（如GenBank）中存在物种鉴定错误或标签错误的情况。例如，Neripteron violaceum的两个序列一致性极低且在不同分支，很可能存在鉴定错误；部分物种的登录名使用了无效的异名。这些错误可能影响系统发育推断的准确性。因此，作者建议在使用公共数据库序列进行系统发育分析前，应仔细核查其物种鉴定和分类状态。
5. 5.
   为观赏宠物贸易提供了关键分子参考：本研究首次提供了 Neritona juttingae完整的线粒体基因组和核糖体RNA簇序列，为该物种建立了准确的分子参考标准。这对于观赏宠物贸易中的物种准确鉴定、可持续来源追溯以及有效的保护管理至关重要。

总而言之，这项研究不仅填补了 Neritona juttingae乃至整个 Neritona属分子系统发育数据的空白，深化了对玉黍螺科内部演化关系的理解，也凸显了数据质量和完整样本在分子系统发育研究中的重要性，为未来进一步整合多组学数据以厘清玉黍螺科的分类和演化历史奠定了基础。