Taxonomy and Phylogeny of the Creeping Brown Algae, Ralfiales (Phaeophyceae)

Abstract

갈조강(Phaeophyceae)은 20개 목(order)들로 구성되어져 있다. 이들 중 하나이다. 바위딱지목(Ralfsiales)은 1) 엽체의 원반(discoid) 형의 초기 발달, 2) 피레노이드가 없는 하나 또는 여러 개의 판 또는 컵모양의 엽록체, 3) 말단에 불염세포를 갖는 plurangia와 말단 위치한에 있는 unangia, 4) 생활사 중 포복(creeping /crustose) 형태의 배우체와 포자체가 있다는 것으로 다른 목들과 구분된다. 바위딱지목(Ralfsiales)에 속하는 종들은 단단한 기질에 부착하여 포복을 이루고 단순한 형태를 갖고 있기 때문에 종 동정에 어려움이 큰 해조류 분류군들로 알려져 있다. 특히 생식기를 갖지 않는 영양식물체들은 기존의 해부형태학적(morpho-anatomical) 연구만으로 종 동정을 명확히 하기가 어려운 특성을 나타낸다. 하지만, 최근 DNA 염기서열 분자분석은 이들 형태적 분류의 어려움을 겪는 분류군들에 대한 동정과 계통분류에 많은 정보를 제공하고 있다. 본 연구는 바위딱지목(Ralfsiales)을 대상으로 형태 및 분자분석에 기초하여 종을 동정하고 계통을 분석하고자 수행 되었다. 현재, 바위딱지목(Ralfsiales)은 전세계에 5과, 10속, 41종이 알려지고 있고, 한국에는 3과, 5속, 8종이 보고되고 있다. 본 연구를 통해 2013년부터 2021년까지 우리나라 전 연안에서 700여개의 샘플들을 채집하였으며, 각 종들의 유용한 형태형질 파악을 위해 외부 및 내부 해부학적 관찰들을 이루었고, 분자계통분석은 명확한 특성이 파악된 개체들을 대상으로 다양한 표본에서 rbcL과 COI-5P의 DNA 염기서열들을 생성하여 GenBank에 등록하고 기존의 유사 분류군들의 GenBank 염기서열들과 비교분석 하였다. 이러한 형태학적, 분자적 연구를 통하여 1개의 신과(new family), 4개의 신속(new genera), 13개의 신종(new species)을 인식 하였고, 이외에도 1개의 신조합명(new combination)과 2개의 미기록속(Endoplura, Mesospora)을 확인하였다. 본 연구를 통해 새로이 추가되는 바위딱지목(Ralfsiales) 내의 신분류군은 목록은 1) 신과 Sungminiaceae fam. nov. 2) 신속 Sungminia gen. nov., Neoralfsiopsis gen. nov., Fissipedicella gen. nov., Ramipedicella gen. nov., 3) 신종 Sungminia asiatica sp. nov., Sungminia gladiata sp. nov., Sungminia pyriformis sp. nov., Mesospora bifurcata sp. nov., Neoralfsiopsis jejuensis sp. nov., Endoplura geojensis sp. nov., Endoplura gyeokpoensis sp. nov., Endoplura jejuensis sp. nov., Endoplura koreana sp. nov., Endoplura limpeticola sp. nov., Fissipedicella orientalis sp. nov., Ralfsia claviformis sp. nov., Ramipedicella microloba sp. nov.이다. 따라서, 본 연구를 통해 바위딱지목(Ralfsiales)에 속한 신분류군 18개와 신조합 1개 및 한국 미기록 2개가 인식되었다.|The order Ralfsiales is one of the twenty recognized brown algal orders in class Phaeophyceae. Members of the Ralfsiales are distinguished by their: 1) discoid early development of the thallus; 2) one to several plate- or cup-shaped chloroplasts without pyrenoids; 3) plurangia with sterile terminal cell(s) and terminal unangia; and 4) presence of creeping (crustose) gametophytic or sporophytic stage(s) in the life history. The Ralfsiales thalli are predominantly crusts with simple morphology. It is difficult to correctly identify creeping species in this order based on traditional morpho-anatomical characteristics because they lack robust taxonomic characters, especially for sterile samples. But recently, DNA sequencing of COI-5P and rbcL genes and phylogenetic studies have provided a family to species level resolution in the taxonomy of this group. Currently, there are 5 families, 10 genera and 41 species recognized worldwide. In Korea, 3 families, 5 genera and 8 species have been reported. In this study, I focused on the taxonomy of order Ralfsiales in Korea using the contemporary molecular and morphological approaches. A total of 700 creeping brown algal specimens were collected from 2013 to 2021 at different localities along the Korean coastal shore and Vladivostok, Russia. I generated a set of morpho-anatomical characters useful for species identification by sequencing morphologically variable specimens and matching morphological features to their respective clades in the molecular data. Phylogenetic analyses of COI-5P and rbcL gene sequence data sets demonstrated that there are several new taxa of the order Ralfsiales in Korea. These included 1 new family, 4 new genera, 13 new species, and 1 new combination. The study also uncovered 2 unreported genera (Endoplura and Mesospora) in Korea. The new taxa are listed in this study: 1) new family Sungminiaceae, fam. nov., 2) 4 new genera; Sungminia gen. nov., Neoralfsiopsis gen. nov., Fissipedicella gen. nov., Ramipedicella gen. nov., 3) 13 new species; Sungminia asiatica sp. nov., Sungminia gladiata sp. nov., Sungminia pyriformis sp. nov., Mesospora bifurcata sp. nov., Neoralfsiopsis jejuensis sp. nov., Endoplura geojensis sp. nov., Endoplura gyeokpoensis sp. nov., Endoplura jejuensis sp. nov., Endoplura koreana sp. nov., Endoplura limpeticola sp. nov., Fissipedicella orientalis sp. nov., Ralfsia claviformis sp. nov., Ramipedicella microloba sp. nov. Therefore, through this study, 18 new taxa belonging to the order Ralfsiales, one new combination, and two Korean new records were recognized.