武瑞文,安建梅,陳如如,歐陽珊,吳小平

(1:山西師范大學生命科學學院，臨汾 041000)(2:南昌大學生命科學學院，南昌 330031)

蚌隸屬軟體動物門(Mollusca)，雙殼綱(Bivalvia)，蚌目(Unionoida)，包括3超科6科：Unionoidea (Unionidae + Margaritiferidae)，Etherioidea (Mycetopodidae + Iridinidae + Etheriidae)，Hyrioidea (Hyriidae)[1-2]. 作為淡水生物群落重要組成部分，蚌具有重要生態(tài)功能和經濟價值[3-4]. 然而，受人類活動影響，該類群已成為最受威脅的動物群之一[5-6].

中國長江流域是東亞蚌類(蚌目：蚌超科)物種分布中心[1,7]. Heude[8]曾依據(jù)貝殼形態(tài)特征描述中國蚌類140余種，奠定了我國蚌類分類基礎. 此后，Simpson[9]以多種形態(tài)特征并將育兒囊類型作為屬上階元分類依據(jù)，記錄中國蚌類14屬，隸屬蚌科(Unionidae) Unioninae和Hyriinae兩個亞科. Haas[10]在Simpson研究基礎上增加貝殼形態(tài)和鉤介幼蟲形態(tài)數(shù)據(jù)對其分類修訂，記錄中國蚌類20屬，隸屬蚌科Unioninae、Quadrulinae、Anodontinae和Lampsilinae四個亞科. 1950s開始，我國貝類學家做了大量區(qū)系調查和物種檢索整理[4, 11-14]，基于貝殼形態(tài)和解剖特征將我國蚌類分為蚌科珠蚌亞科(Unioninae)和無齒蚌亞科(Anodontinae)，以及珍珠蚌科(Margaritiferidae)珍珠蚌屬(Margaritiana)[4]. 到1990s，我國貝類學家重視軟體部分解剖學和形態(tài)學特征，依據(jù)鉤介幼蟲形態(tài)和育兒囊類型，分類工作取得了一些進展和突破[15-18]，但對中國蚌科屬上階元分類研究甚少，仍延續(xù)珠蚌亞科和無齒蚌亞科分類系統(tǒng)，而珍珠蚌科由于中國分布僅數(shù)種，其屬上階元分類鮮有探討.

最近十幾年，隨著分子生物學技術的發(fā)展，基于貝殼形態(tài)學和解剖學分析與分子系統(tǒng)發(fā)育相結合的蚌目系統(tǒng)學研究得到快速發(fā)展，特別是蚌科系統(tǒng)發(fā)育框架已基本構建[19-24]，但亞科階元的系統(tǒng)發(fā)育關系仍有爭議(圖1). 近幾年的分子系統(tǒng)學研究通過增加分類單元促進了對蚌科高階元系統(tǒng)發(fā)育的理解，但也存在亞科階元重要節(jié)點處都出現(xiàn)低支持率現(xiàn)象，且得到的蚌科系統(tǒng)發(fā)育框架某些亞科并未形成單系群[21-24]. 世界上珍珠蚌科記錄有效物種17種，廣泛分布于世界各地，但其分布呈現(xiàn)明顯不連續(xù)性和斑塊性[2,25]. 由于區(qū)域研究不平衡，該科分子系統(tǒng)研究最近幾年才出現(xiàn). Bolotov等[26]和Araujo等[27]基于多位點分子標記嘗試解析該科系統(tǒng)發(fā)育關系，但并沒有闡明高階元系統(tǒng)分類. Lopes-Lima等[25]基于多分子標記和線粒體基因組學對該科提出2亞科4屬分類系統(tǒng).

圖1 蚌科亞科階元系統(tǒng)發(fā)育關系Fig.1 Summary of recent phylogenetic hypotheses of subfamilies in the Unionidae

中國蚌類分子系統(tǒng)學研究多聚焦于單屬系統(tǒng)發(fā)育分析[28-29]或單種線粒體基因組學研究[30-32]. 少數(shù)對中國蚌類高階元系統(tǒng)分類的研究[33-36]，由于分類單元選擇局限、系統(tǒng)發(fā)育分析方法單一、支序節(jié)點支持率低等原因導致很多屬分類位置眾說紛紜(表1). 中國作為繼北美另一蚌類物種分布中心[1-2,7]，補充其分類單元于當前蚌目系統(tǒng)發(fā)育框架，不僅能澄清中國蚌類物種分類地位，同時也能進一步發(fā)展完善世界蚌目系統(tǒng)發(fā)育關系.

表1 中國蚌科屬階元分類歷史Tab.1 Historical classification systems of Chinese genera in the Unionidae

為此，本研究基于多位點分子標記(線粒體COI、16S rRNA、核基因28S rRNA)和線粒體基因組學，在蚌目系統(tǒng)發(fā)育框架下重構聚焦于世界蚌超科的系統(tǒng)發(fā)育關系，明晰中國蚌類物種分類地位和進化歷史；同時檢查和搜集蚌科14屬物種貝殼形態(tài)學和解剖學特征，探討蚌科屬上階元分類特征.

1 材料和方法

1.1 分類單元選擇和數(shù)據(jù)集構建

整理GenBank中所有蚌類序列，中國蚌超科當前(截止于2020年12月)可利用分子數(shù)據(jù)共計24屬. 從GenBank中選擇所有可利用的中國蚌超科分子序列，同時下載代表蚌超科各亞科分類單元的多位點分子數(shù)據(jù)和蚌超科所有F型線粒體基因組數(shù)據(jù)，構建聚焦于蚌超科的兩個蚌目分子數(shù)據(jù)集：1)基于線粒體COI和16S以及核基因28S的多位點分子數(shù)據(jù)集；2)基于12蛋白質編碼基因(除atp8)的線粒體基因組數(shù)據(jù)集. 最終，構建的多位點分子標記數(shù)據(jù)共計89種，其中中國蚌超科24屬28種；構建的線粒體基因組數(shù)據(jù)集共計73種，其中中國蚌超科18屬29種. 另選擇三角蛤目(Trigoniida)海洋雙殼類Neotrigoniamargaritacea和Neotrigonialamarckii為外類群(附表Ⅰ～Ⅱ).

1.2 序列比對和分區(qū)模型篩選

對于多位點分子數(shù)據(jù)集，使用MEGA5.0[37]在無脊椎密碼子翻譯模式下將COI翻譯成蛋白質序列，選擇內置程序MUSCLE默認設置進行序列比對；使用MAFFT v7[38]選擇Q-INS-i算法比對核糖體基因16S和28S. 利用Gblocks v0.91b[39]對模糊比對區(qū)域切割，設置參數(shù)核糖體基因Block最小長度為2 bp，允許缺失位點設置為With half；蛋白質編碼基因Block最小長度為3 bp. 比對切割后的核苷酸序列利用SequenceMatrix[40]串聯(lián)拼接，為后續(xù)系統(tǒng)發(fā)育分析構建多位點數(shù)據(jù)集(COI+16S+28S).

對于線粒體基因組數(shù)據(jù)集，利用PhyloSuite[41]從GenBank中批量下載所有選定的線粒體基因組數(shù)據(jù)，提取生成的核苷酸(NUC)數(shù)據(jù)包、氨基酸(AA)數(shù)據(jù)包以及基因排列(GO)文件. 使用MAFFT v7分別對NUC序列和AA序列比對，并利用Gblocks v0.91b刪除比對中模糊對齊區(qū)域，移除所有缺失位點. 每個基因的NUC序列比對結果和AA序列比對結果分別保存，利用PhyloSuite串聯(lián)生成后續(xù)系統(tǒng)發(fā)育分析的NUC數(shù)據(jù)集和AA數(shù)據(jù)集.

多位點數(shù)據(jù)集和兩個線粒體基因組數(shù)據(jù)集基于編碼基因和密碼子分區(qū)處理：多位點數(shù)據(jù)執(zhí)行5分區(qū)方案，NUC數(shù)據(jù)集執(zhí)行36分區(qū)方案，AA數(shù)據(jù)集執(zhí)行12分區(qū)方案. 在模型選擇軟件的統(tǒng)計標準中，BIC (bayesian information criterion)具有較高的準確性和精確性[42]. 因此利用PartitionFinder v1.1.1[43]和ModelFinder[44]基于最小BIC分別對多位點數(shù)據(jù)集、NUC數(shù)據(jù)集和AA數(shù)據(jù)集進行最適分區(qū)策略和模型篩選. 不同數(shù)據(jù)集分區(qū)策略和模型篩選見附表Ⅲ.

1.3 系統(tǒng)發(fā)育重建

所有數(shù)據(jù)集，基于上述篩選的分區(qū)策略和模型構建BI (Bayesian inference)和ML (Maximum likelihood)系統(tǒng)發(fā)育分析. 在MrBayes v.3.2.6[45]中執(zhí)行BI分析. 運行4條馬爾可夫鏈，1百萬代，每1000代抽樣一次，burn-in 25%，分裂頻率平均標準差低于0.01時停止. 利用IQ-TREE[46]基于分區(qū)模型，運行1000次重復抽樣檢驗，構建ML系統(tǒng)發(fā)育樹. 利用在線iTOL(https://itol.embl.de/itol.cgi)實現(xiàn)系統(tǒng)發(fā)育樹和基因排列文件的可視化和編輯.

利用MLGO (maximum likelihood for gene order analysis)[47]基于PhyloSuite生成的線粒體基因重排文件運行1000次重復抽樣檢驗構建系統(tǒng)樹，推測祖先基因排列. 利用CREx (common interval rearrangement explorer)[48]推測線粒體基因重排事件，包括基因反轉(reversals)、換置(transpositions)、反向換置(reverse transpositions)、串聯(lián)重復隨機丟失(tandem duplication random loss, TDRL).

1.4 化石標定和分化時間估算

基于多位點基因數(shù)據(jù)集利用BEAST v1.7.5[49]進行物種分化時間估算，構建物種進化樹. 選擇uncorrelated lognormal clock model作為分子鐘模型，樹的先驗模型設定為birth-death speciation process. 利用PartitionFinder v1.1.1對數(shù)據(jù)分區(qū)替代模型篩選，結果見附表Ⅳ. MCMC代數(shù)設置為3億代，取樣頻數(shù)為50000，設置不同分區(qū)替換模型為unlink. 利用Tracer 1.5估算收斂和有效取樣大小，確保均大于200. 最后在TreeAnnotator v1.7.5軟件中設置burnin 10%，后驗概率值限制為0.5，節(jié)點顯示height median，生成最大譜系置信樹.

參考先前研究，選擇5個可靠的化石標定點分化時間：(1) 基于奧陶紀早期NoradontaPojeta & Gilbert-Tomlinson, 1977[50]，參考Huang等[23]，對Palaeoheterodonta樹的基部利用normal distribution prior限制為471～478 Ma (mean=475 Ma, stdev=2)；(2) 最古老的化石ShifangellaLiu & Luo, 1981可追溯至三疊紀晚期，參照Wu等[51]，對珍珠蚌科起源時間標定230 Ma (exponential prior, lambda=30)；(3) 蚌科最古老的化石發(fā)現(xiàn)在北美莫里遜組，參照Graf等[52]，將蚌科最小分化時間設置為152 Ma (exponential prior, lambda=20)；(4) 化石M.martinsoni，地質年代為漸新世和始新世間，參照Huang等[23]，M.dahurica-M.margaritifera最近共同祖先最小設定為34 Ma (exponential prior, lambda=9.3)； (5) 化石Lamprotulahungi，地質年代為漸新世和始新世間，參照Wu等[51]，Lamprotulaleaii和L.caveata最近共同祖先最小設定為34 Ma (exponential prior, lambda=9.3).

1.5 形態(tài)學和解剖學分析

對保存于南昌大學生物博物館的蚌科14屬17種貝殼形態(tài)檢查，包括貝殼形狀、貝殼厚度、外套線和鉸合部結構(附表Ⅴ).

綜合前期研究和資料查閱，整理蚌科24屬28種解剖學特征，包括鉤介幼蟲形態(tài)、育兒囊特征、繁殖特征、出入水孔特征等(附表Ⅵ).

2 結果

2.1 基于多位點分子數(shù)據(jù)的蚌目系統(tǒng)發(fā)育分析

基于多位點數(shù)據(jù)集構建的ML和BI樹拓撲結構大體一致(圖2，附圖Ⅰ)，且絕大多數(shù)節(jié)點為強自展支持率(70%～100%)和后驗概率值(0.90～1.00).

系統(tǒng)發(fā)育樹顯示蚌目各科系統(tǒng)發(fā)育關系如下：((Margaritiferidae + Unionidae) + (Iridinidae + (Etheriidae + Mycetopodidae))) + Hyriidae(圖2). 蚌科形成五個互為單系群亞科，亞科階元系統(tǒng)發(fā)育關系如下：(((Ambleminae + Gonideinae) + Rectidentinae) + Unioninae) + Parreysiinae(圖2). 中國蚌超科24屬隸屬于珍珠蚌科(Margaritiferidae)和蚌科(Unionidae)，其中珍珠蚌科中分屬2個亞科(Gibbosulinae、Margaritiferinae)；蚌科分屬4亞科(Unioninae、Parreysiinae、Gonideinae、Rectidentinae) 13族(圖2).

圖2 基于多位點數(shù)據(jù)集構建的蚌目系統(tǒng)發(fā)育樹(BI和ML樹拓撲結構大體一致，這里僅展示BI樹；圖中不同顏色分枝代表蚌目不同科階元以及蚌科亞科階元，陰影部分代表蚌科族階元；分枝末端圓點表示中國蚌種，三角表示中國蚌屬；M表示珍珠蚌科珍珠蚌亞科，G表示珍珠蚌科弓背蚌亞科)Fig.2 Phylogenetic relationship of Unionoida based on three-gene dataset(Since the topologies of BI and ML trees are broadly consistent, only BI tree is shown here. Colored branches represent order levels of different families and subfamily levels of the Unionidae. Shaded sections represent tribe levels of the Unionidae. The circles at the end of the branch represent the Chinese unionid species, and the triangles represent the Chinese unionid genera. M. Margaritiferinae, G. Gibbosulinae)

2.2 蚌目線粒體系統(tǒng)發(fā)育基因組學

基于線粒體NUC數(shù)據(jù)集和AA數(shù)據(jù)集共構建4棵拓撲結構完全一致的系統(tǒng)發(fā)育樹(ML樹2，BI樹2)，且絕大多數(shù)節(jié)點為100%自展支持率和1.00后驗概率值(圖3).

系統(tǒng)發(fā)育樹顯示蚌目各科系統(tǒng)發(fā)育關系為：((Margaritiferidae + Unionidae) + (Iridinidae + Mycetopodidae)) + Hyriidae，蚌科互為單系群的3個亞科系統(tǒng)發(fā)育關系為：((Unioninae + Gonideinae) + Ambleminae).

中國蚌科(Unionidae)16屬27種隸屬2個亞科，即Unioninae和Gonideinae.Aculamprotula、Cuneopsis、Nodularia、Schistodesmus、Cristaria、Acuticosta、Lanceolaria、Sinanodonta、Anemina和Lepidodesma隸屬于Unioninae；Lamprotula、Sinosolenaia、Sinohyriopsis、Chamberlainia、Parvasolenaia和Ptychorhynchus隸屬于Gonideinae；中國珍珠蚌科(Margaritiferidae) 2屬2種隸屬2個亞科，即Margaritiferinae和Gibbosulinae(圖3).

圖3 基于線粒體12蛋白質編碼基因(除atp8)AA數(shù)據(jù)集和NUC數(shù)據(jù)集構建的ML和BI樹(進化枝紅色圓點表示節(jié)點自展支持率(>70%)和后驗概率值(>0.9)，紅字字體表示中國蚌類物種. 注：由于AA數(shù)據(jù)集和NUC數(shù)據(jù)集構建的系統(tǒng)樹拓撲結構一致，這里只展示AA數(shù)據(jù)集構建的系統(tǒng)樹)Fig.3 Phylogenetic trees of freshwater mussels inferred from Bayesian Inference (BI) and Maximum Likelihood (ML) analyses(AA dataset of 12 mitochondrial protein-coding gene sequences (except atp8) were used reconstruction. Red circles on the branches represent bootstrap support (>70%) and posterior probabilities (>0.9). Red font indicates Chinese species. Blue font indicates sequences in question. Since AA dataset and NUC data built completely congruent topologies, we only show the trees built by AA dataset here)

2.3 蚌超科線粒體基因組基因排列

蚌超科(Unionoidea)線粒體基因組有4種基因排列方式(圖4). 珍珠蚌科(Margaritiferidae)獨享一種基因排列方式GO1；蚌科(Unionidae) Unioninae和Ambleminae共享一種基因排列方式GO2；Gonideinae有2種基因排列方式GO3和GO4，其中室蚌(Chamberlainiahainesiana)獨享GO4基因排列，其余Gonideinae物種共享GO3基因排列(圖4). 中國蚌超科物種線粒體基因組享有上述全部4種基因排列方式.

圖4 基于線粒體12蛋白質編碼基因構建的系統(tǒng)發(fā)育樹和相應的物種線粒體基因排列Fig.4 Phylogenetic trees of freshwater mussels inferred from 12 protein-coding gene sequences and the corresponding mitochondrial gene order (GO)

珍珠蚌科(Margaritiferidae)基因排列GO1與蚌科(Unionidae) Unioninae和Ambleminae基因排列GO2由于[trnN-nad2]基因塊與trnE易位而發(fā)生重排. 基于線粒體基因重排構建的系統(tǒng)樹顯示：蚌科GO2位于GO3與GO4的基部，推測為蚌科祖先基因排列. GO3與祖先基因排列GO2基因重排主要發(fā)生在trnW和cox2間，由祖先基因排列經一次串聯(lián)重復隨機丟失事件進化而來. GO4與祖先基因排列GO2基因重排發(fā)生在atp6-nad5間，由祖先基因排列經多次基因反轉、換置、以及串聯(lián)重復隨機丟失事件進化而來(圖5).

圖5 基于線粒體基因重排MLGO分析的系統(tǒng)樹和CREx分析推定的基因重排事件Fig.5 Phylogenetic trees inferred from MLGO analysis and putative gene rearrangement events based on gene order(T: transpositions; R: reverse; TDRL: tandem duplication random loss)

2.4 化石標定的分子鐘

利用BEAST基于多位點數(shù)據(jù)集構建的蚌目系統(tǒng)發(fā)育樹，(Iridinidae + (Etheriidae + Mycetopodidae))位于蚌目基部進化枝(圖6). 蚌超科系統(tǒng)發(fā)育關系得到與BI和ML一致的拓撲結構，支持蚌科5亞科分類系統(tǒng)，即(((Ambleminae + Gonideinae) + Rectidentinae) + Unioninae) + Parreysiinae；珍珠蚌科2亞科分類系統(tǒng)，即(Gibbosulinae + Margaritiferinae)(圖6). 中國蚌超科隸屬蚌科4亞科13族和珍珠蚌科2亞科(圖6).

圖6 基于多位點數(shù)據(jù)集化石標定的系統(tǒng)發(fā)育樹(節(jié)點條狀表示95% HPD，星號表示時間標定的化石，分枝末端圓點表示中國蚌種，三角表示中國蚌屬，Ma：百萬年前，Q.：第四紀，N.：第三紀)Fig.6 Fossil-calibrated phylogeny based on three-gene dataset (Node bars denote the 95% highest posterior density (HPD). Fossils used for calibrations are marked by star signs. The circles at the end of the branch represent the Chinese unionid species, and the triangles represent the Chinese unionid genera. Ma: million years ago, Q.: Quaternary, N.: Neogene.)

珍珠蚌科起源時間發(fā)生在晚石炭世(median=312.61 Ma, 95% highest posterior density (HPD)=239.21～391.84)，物種分化發(fā)生于晚白堊世(median=91.59 Ma, 95% HPD=62.87～120.65). 蚌科物種分化時間發(fā)生在中三疊世(median=232.07 Ma, 95% HPD=179.25～292.79)，其中雕刻蚌亞科(Parreysiinae)最先起源，物種分化發(fā)生在早侏羅世(median=190.18 Ma, 95% HPD=141.76～242.51)，先于其他亞科；珠蚌亞科(Unioninae)起源時間在中侏羅世(median=181.23 Ma, 95% HPD=140～230.02)，物種分化發(fā)生于白堊紀(median=114.36 Ma, 95% HPD=85.4～152.77)；矩形蚌亞科(Rectidentinae)起源于晚侏羅紀世(median=159.24 Ma, 95% HPD=121.99～198.65)，物種分化于晚白堊世(median=94.72 Ma，95% HPD=66.47～125.69)；小方蚌亞科(Ambleminae)和隆脊蚌亞科(Gonideinae)最近共同祖先分化于晚侏羅紀世(median=144.69 Ma，95% HPD=113.84～182.05). 中國蚌科物種最早分化時間可追溯到白堊紀(中國尖嵴蚌(Acuticostachinensis), median=114.36 Ma, 95% HPD=85.4～152.77).

3 討論

3.1 蚌超科系統(tǒng)發(fā)育關系

基于多位點分子標記和線粒體基因組學，本研究建立了蚌科5亞科分類系統(tǒng)，即(((Ambleminae + Gonideinae) + Rectidentinae) + Unioninae) + Parreysiinae，各亞科均得到節(jié)點支持率強的單系群分支. Huang等[23]通過對蚌科分類單元充分取樣構建的蚌目系統(tǒng)發(fā)育樹，由于選擇分類單元可利用的分子標記不完整，導致蚌科亞科階元分支節(jié)點支持率低，且Gonideinae為復系群. Pfeiffer等[24]利用錨定混合富集探針增加更多分子標記構建了蚌科4亞科分類系統(tǒng)，但分類單元取樣有限，且亞科階元分支支持率低. 本研究在當前具爭議的亞科階元中選擇代表各亞科分類單元，綜合取樣單元完整的3分子標記重構蚌目系統(tǒng)發(fā)育關系，結果支持亞科階元Pseudodontinae降級為族階元Pseudodontini，同時支持亞科階元Rectidentinae的有效性. 蚌科族階元的系統(tǒng)分類近幾年討論較多，并且隨著蚌科分類單元的增加，系統(tǒng)發(fā)育框架不斷有新的族階元被界定[21-23]. 本研究族階元分類與Huang等[23]結果基本一致，但由于Cuneopsis、Nodularia、Schistodesmus、Unio形成單系群，故支持Pfeiffer等[24]將其歸類于Unionini. 珍珠蚌科全球現(xiàn)存有效物種僅17種. 當前，該科2亞科4屬分類系統(tǒng)在本研究中進一步得到佐證. 中國該科記錄4種，即珠母珍珠蚌Margaritiferadahurica(Middendorff, 1850)、粗糙弓背蚌Gibbosulaconfragosa(Frierson, 1928)、佛耳弓背蚌Gibbosulamansuyi(Dautzenberg & Fischer，1908)和豬耳弓背蚌Gibbosularochechouartii(Heude, 1875)，隸屬珍珠蚌亞科(Margaritiferinae)和弓背蚌亞科(Gibbosulinae).

在BEAST分子鐘中，珍珠蚌科起源和分化時間出現(xiàn)221 Ma的長分枝現(xiàn)象，這可能是祖先親緣關系近的分類群在古環(huán)境壓力下滅絕所致，最古老的化石記錄在侏羅紀中期和晚期也支持這一假設[26]. 由于這種滅絕，該科物種分化時間可能會更早. 然而，現(xiàn)生珍珠蚌分化卻可追溯到白堊紀晚期91 Ma，這與先前研究取得一致(mean age=88.33 Ma)[53]. 本研究蚌科分化時間與Huang等[23]取得基本一致. 長江流域獨特且多樣的生態(tài)系統(tǒng)孕育了我國物種多樣性豐富、特有程度高、遠古物種多的蚌類，我國蚌科物種分化時間集中發(fā)生于晚白堊紀和古近紀(36～100 Ma). 中國特有物種中國尖嵴蚌(Acuticostachinensis)可能是蚌超科最古老的現(xiàn)生物種，其物種起源可追溯至白堊紀(mean age=114.36 Ma).

此外，對GenBank所有蚌超科線粒體全基因組搜集重構系統(tǒng)發(fā)育關系時發(fā)現(xiàn)，Lamprotulascripta(NC_030258)與Lamprotula物種聚為一支，Lamprotulagottschei(NC_023806)與Schistodesmuslampreyanus形成姐妹群，本研究對這2條序列提出質疑.Lamprotulascripta已有多種分子數(shù)據(jù)證實該物種隸屬Aculamprotula，對其重新采樣并線粒體基因組測序(NC_045529)，也證實該物種分類位置為Aculamprotula[54-55]. 另Lamprotulagottschei與Schistodesmuslampreyanus形成姐妹群，推測可能是樣本鑒定有誤或序列測定過程DNA污染所致.

3.2 中國蚌超科屬階元分類系統(tǒng)

本研究構建了目前最為全面的中國蚌超科系統(tǒng)發(fā)育關系，明確了中國蚌超科24屬系統(tǒng)分類地位(表2). 結合歷史相關資料，整理得中國蚌超科共計26屬. 由于假柏夫蚌屬(Pseudobaphia)和菱形蚌屬(Rhombuniopsis)缺乏分子數(shù)據(jù)，暫未對其做高階元分類(表2中*表示).

表2 中國蚌超科屬階元分類系統(tǒng)Tab.2 Classification system of Chinese Unionoidea

3.3 爭議屬分類評述

本研究對中國蚌科屬級階元分歧較大的屬，如中國蟶蚌屬(Sinosolenaia)、中國帆蚌屬(Sinohyriopsis)、結節(jié)蚌屬(Nodularia)、中國無齒蚌屬(Sinanodonta)和船蚌屬(Anemina)系統(tǒng)評述，闡明爭議屬分類歷史.

SubfamilyGonideinae Ortmann, 1916

GenusSinosolenaiaBolotov, Kondakov, Konopleva & Vikhrev, 2021

Typespecies:Sinosolenaiarecognita(Heude, 1877)

Species:Sinosolenaiaoleivora(Heude, 1877) 圖7A

Comments:該屬為中國特有屬. 屬內物種基于貝殼形態(tài)長期歸類于泰國分布的以Solenaiaemarginata(Lea, 1860)為模式種的蟶蚌屬(Solenaia). 隨著蚌科分子序列增加，最近系統(tǒng)發(fā)育分析發(fā)現(xiàn)中國蟶蚌屬與分布于泰國的蟶蚌屬隸屬不同亞科，中國蟶蚌屬隸屬Gonideinae，而泰國蟶蚌屬隸屬Rectidentinae[22,24]. Bolotov等[56]提議中國分布的該類群應另立一屬，即Sinosolenaia.

Description: 貝殼窄長似蟶形，殼前部細圓，狹長，后部逐漸向延長擴大，呈斜截狀. 殼頂?shù)停煌怀霰尘壷?，常被腐蝕[4]. 外套線明顯，鉸合部甚弱，無主齒，僅有弱的側齒痕跡(附表Ⅴ). 無真正鰓水管和隔膜；育兒囊有內外4片鰓瓣構成，無膠質索形成，屬內物種鉤介幼蟲形態(tài)存在差異(附表Ⅵ).

Distribution: 該屬物種為中國特有種，分布于長江中下游地區(qū)[4]，其中中國龍骨蟶蚌(S.carinata)現(xiàn)存僅分布于江西鄱陽湖流域[57].

GenusSinohyriopsisStarobogatov, 1970

Typespecies:Sinohyriopsiscumingii(Lea, 1852) 圖7B

Description:貝殼呈三角形，大型，側扁，殼質較厚；前端低，后端高；后背緣向上突起形成三角形的翼[4]；外套線明顯，鉸合部發(fā)達；殼頂不突出背緣之上(附表Ⅴ). 育兒囊為外鰓型，鉤介幼蟲無鉤，無膠質索形成(附表Ⅵ).

Distribution:該屬物種廣泛分布在中國長江和黃河流域，以及日本和越南[21].

SubfamilyUnioninae Rafinesque, 1820

GenusLanceolariaConrad, 1853

Typespecies:Lanceolariagrayii(Griffith & Pidgeon, 1833)

Species:Lanceolariagrayanus(Lea, 1834) 圖7C

Lanceolarialanceolata(Arconaialanceolata) (Lea, 1856) 圖7D

Comments:該屬長期基于形態(tài)學研究歸入Unioninae. 后來，Lopes-Lima等[25]和Wu等[36]基于分子數(shù)據(jù)支持該屬歸類于Anodontinae. 最近，隨著Anodontinae并到Unioninae，該物種重新歸類于Unioninae.Arconaia為中國特有屬，僅包含一種，即Arconaialanceolate(Lea, 1856). 由于Arconaia與Lanceolaria物種具有更近的近緣關系，并形成單系群，Huang 等[23]基于分子數(shù)據(jù)將Arconaia合并到Lanceolaria，Arconaialanceolata重組為Lanceolarialanceolatecomb. res.

Description:貝殼為細長型；殼質較厚，殼頂?shù)蚚4]；外套線明顯，鉸合齒發(fā)達(附表Ⅴ). 有真正鰓水管，瓣間隔膜完整；育兒囊為外鰓型，鉤介幼蟲呈三角形，有鉤，屬內鉤介幼蟲在育兒囊中發(fā)育方式不同(附表Ⅵ).

Distribution:該屬物種主要分布于遠東亞，包括俄羅斯、日本、韓國、朝鮮、中國長江流域、越南[21].

GenusAneminaHaas, 1969

Typespecies:Aneminaarcaeformis(Heude, 1877) 圖7E

Comments:見GenusSinanodonta.

Description:殼質薄，易碎；外形呈橢圓形，殼頂膨脹，突出于背緣之上；殼面呈淡黃綠色或黃褐色，有光澤，具有細弱同心圓的生長輪脈[4]；鉸合部弱，無齒；外套線不明顯(附表Ⅴ). 有真正鰓水管和隔膜，入水管有2～3行排列乳突，出水管光滑無乳突；育兒囊為外鰓型，只有外鰓瓣構成；鉤介幼蟲呈半圓形，有殼鉤，無膠質索形成(附表Ⅵ).

Distribution:同Sinanodonta分布.

GenusSinanodontaModell, 1944

Typespecies:Sinanodontawoodiana(Lea, 1834) 圖7F

Comments:Anemina以Aneminaarcaeformis作為模式種而命名，Sinanodonta則以Sinanodontawoodiana作為模式種而命名. 由于貝殼形態(tài)相似，以往Sinanodonta和Anemina物種均歸類于Anodonta. 直到現(xiàn)在國內一些分類學和生態(tài)學研究仍沿用Anodonta，特別是在一些區(qū)域多樣性調查中[59-61]. 如本研究所示，Anodonta隸屬Anodontini；Sinanodonta和Anemina為兩個獨立單系群，均隸屬Cristariini[23]. 這兩族有明顯地域分布差異，Anodonta主要分布于北美和西古北界地區(qū)，而中國則只有Sinanodonta和Anemina分布[21].

Description: 殼質薄，易碎；外形呈橢圓形，殼頂不膨脹或稍膨脹，不突出于背緣之上；殼面呈淡黃綠色或黃褐色，有光澤，具有細弱同心圓的生長輪脈[4]；鉸合部弱，無齒；外套線不明顯(附表Ⅴ). 有真正鰓水管和隔膜，入水管有2～3行排列的乳突，出水管光滑無乳突；育兒囊為外鰓型，鉤介幼蟲呈長三角形，無膠質索形成(附表Ⅵ).

Distribution:廣泛分布于印度支那半島到中國、朝鮮、韓國、日本以及俄羅斯、北美等地[21].

GenusNodulariaConrad, 1853

Typespecies:Nodulariadouglasiae(Griffith & Pidgeon, 1833) 圖7G

圖7 中國蚌類貝殼形態(tài)(A：中國橄欖蟶蚌，B：中國三角帆蚌，C：短褶矛蚌，D：扭矛蚌，E：蚶形船蚌，F(xiàn)：中國背角無齒蚌，G：圓頂結節(jié)蚌)Fig.7 Shell morphology in Chinese unionids(A: Sinosolenaia oleivora, B: Sinohyriopsis cumingii, C: Lanceolaria grayanus, D: Lanceolaria lanceolata, E: Anemina arcaeformis, F: Sinanodonta woodiana, G: Nodularia douglasiae)

Comments:該屬以Nodulariadouglasiae為模式種而建立. 以往我國該屬物種歸類于Unio，現(xiàn)在一些區(qū)域多樣性調查仍沿用Uniodouglasiae[59-61]. 當前已有很多分子數(shù)據(jù)證實Nodularia和Unio為兩個獨立單系群，同時兩屬具有明顯地域分布差異，Unio主要分布于非洲熱帶、東亞、北美和歐亞大陸北部，Nodularia僅分布于東亞，而目前中國僅發(fā)現(xiàn)Nodularia分布[21,62].

Description:貝殼卵形或長橢圓形[4]；殼質較厚，外套線明顯，鉸合齒發(fā)達(附表Ⅴ). 有鰓水管，瓣間隔膜不完整；入水管有2～3行排列的乳突，出水管有乳突；育兒囊由外鰓瓣構成，鉤介幼蟲呈三角形，有鉤，有膠質索(附表Ⅵ).

Distribution:廣泛分布在中國(包括臺灣)、韓國、馬甲丹、俄羅斯日本和庫頁島[21].

3.4 形態(tài)學和解剖學特征在蚌科屬上階元分類中的意義

以往蚌科分類特征主要包括以下方面：貝殼形態(tài)、軟體部分形態(tài)、鉤介幼蟲形態(tài)以及某些繁殖習性. 早期Simpson[9]基于貝殼形態(tài)、鉤介幼蟲形態(tài)和育兒囊類型將全球蚌科分為Unioninae和Hyriinae兩個亞科. 后來Ortmann[63]指出由于貝殼形態(tài)趨同性大，以其作為科及亞科階元分類特征不適當，并綜合其他解剖特征將北美蚌科分為Unioninae、Anodontinae、Lampsilinae三個亞科. 此后Modell[64]和Haas[10]基于形態(tài)學和解剖學特征對蚌科提出不同分類系統(tǒng)，但很大程度仍依賴貝殼形態(tài). Heard等[65]則強調解剖學和繁殖特征差異，首次將繁殖特征作為科階元分類依據(jù).

貝殼形態(tài)特征易受生物和非生物雙重影響，如年齡、大小、性別以及生境、水文、理化因素等[66-68]. 僅依靠或側重于依賴貝殼形態(tài)對蚌科屬上階元分類不明智. 本研究也發(fā)現(xiàn)殼質、形狀、鉸合齒等貝殼特征并不能作為蚌科屬上階元分類依據(jù)(附表Ⅱ). 以往鉤介幼蟲形態(tài)和育兒囊特征是蚌科屬及屬上階元重要分類依據(jù)[15-16,64-65]. 然而，鉤介幼蟲形態(tài)不僅在屬間存有差異，在屬內也有差異.Sinosolenaiacarinata和Sinosolenaiaoleivora軟體部分及鉤介幼蟲形態(tài)有明顯區(qū)別(附表Ⅲ)：S.oleivora進水管乳突為多分支狀，出水管光滑，而S.carinata進水管和出水管均有乳突，但其乳突并沒有像S.oleivora呈現(xiàn)尖銳狀；S.oleivora鉤介幼蟲無鉤中等大小，而S.carinata鉤介幼蟲則有鉤且小，且繁殖期也大不相同. 這種屬內幼蟲形態(tài)差異在Pseudodon也有報道[20]. 同樣，育兒囊類型不僅在屬上階元存在差異，屬內種間也有差異，如Hyriopsisbialata和Hyriopsisdesowitzi(附表Ⅲ).

因此，貝殼形態(tài)和解剖特征難以作為診斷各亞科的分類依據(jù). Heard等[65]基于解剖學和繁殖特征數(shù)據(jù)構建北美蚌類系統(tǒng)發(fā)育，發(fā)現(xiàn)蚌類高階元分子系統(tǒng)進化關系與特征演化史并不一致. 本研究對中國蚌科爭議屬形態(tài)描述僅是基于所搜集的貝殼形態(tài)和解剖特征，并不能作為該屬分類診斷依據(jù)，不排除屬內其他物種出現(xiàn)描述之外的其他特征. Zanatta等[69]基于分子數(shù)據(jù)探討了Lampsilini族主動寄生策略出現(xiàn)與消失的演化過程. 或許今后研究可以嘗試在系統(tǒng)發(fā)育框架上綜合更多形態(tài)解剖學數(shù)據(jù)，包括生態(tài)特征和行為特征來探討物種特征演化史，了解物種演化特征與生活史策略的適應性關系.

4 結論

基于多位點分子標記(COI、16S、28S)和線粒體基因組學重構聚焦于蚌超科(蚌科和珍珠蚌科)的蚌目系統(tǒng)發(fā)育關系，結果支持蚌科5亞科分類系統(tǒng)，即(((Ambleminae + Gonideinae) + Rectidentinae) + Unioninae) + Parreysiinae；珍珠蚌科2亞科分類系統(tǒng)，即(Gibbosulinae + Margaritiferinae). 中國蚌類24屬隸屬蚌科4亞科(Gonideinae、Rectidentinae、Unioninae、Parreysiinae) 13族和珍珠蚌科兩亞科(Gibbosulinae、Margaritiferinae). 蚌科物種分化時間為中三疊世，其中雕刻蚌亞科(Parreysiinae)起源和物種分化時間早于其他亞科；矩形蚌亞科(Rectidentinae)物種分化時間最晚，為晚白堊世；小方蚌亞科(Ambleminae)和隆脊蚌亞科(Gonideinae)最近共同祖先分化于晚侏羅紀世. 珍珠蚌科起源于晚石炭世，物種分化于晚白堊世. 中國尖嵴蚌(Acuticostachinensis)可能是中國現(xiàn)生蚌科中起源最早的物種，可追溯到白堊紀(median=114.36 Ma).當前蚌超科線粒體基因組有4種基因排列方式，珍珠蚌科獨享一種；蚌科中Unioninae和Ambleminae共享一種；Gonideinae有2種基因排列方式，其中室蚌(Chamberlainiahainesiana)獨享一種. 以往作為高階元分類的貝殼形態(tài)、鉤介幼蟲形態(tài)以及育兒囊類型，并不能作為蚌科屬及以上階元分類依據(jù).

5 附錄

附表Ⅰ～Ⅵ和附圖Ⅰ見電子版(DOI: 10.18307/2021.0615).