0 引言

刚毛藻科(Cladophoraceae)隶属于绿藻门(Chlorophyta)刚毛藻目(Cladophorales)，我国报道的刚毛藻科有3个属即硬毛藻属(Chaetomorpha)、刚毛藻属(Cladophora)和根枝藻属(Rhizoclonium)^[1]。该科藻类一般属于底栖丝状绿藻，有些漂浮生长，广泛分布于淡水或沿海水域，许多种类具有全球性分布特点。刚毛藻科海藻有着巨大的潜在经济/环境价值，它可用于作为食物、动物饲料或肥料、工业原料(纸张，蛋白粉和果胶)、饲料酵母、乙醇提取原料等^[2-4]。刚毛藻因其独特的适应能力，强大的繁殖能力，以及缺少竞争者等因素成为沿海浅水水域中的主要优势种群。在富营养化水体修复过程中，刚毛藻在氮磷净化^[5]、化学物质去除^[6]、水华藻类生长抑制^[7]及重金属吸咐^[8-9]等方面起到重要作用，可作为生物指示植物监测水体污染。但刚毛科海藻藻体腐败分解后会释放碳、氮、磷等多种元素，影响水体中的化学过程和物质组成^[10]，其大量增殖也会造成绿潮，给养殖业带来经济损失^[11]。

近年来，由于大量生长繁殖，刚毛藻成为我国水体主要敌害藻之一，对海水养殖尤其是海水池塘养殖造成严重危害^[12-13]。然而，目前对其物种类群知之甚少。明确刚毛藻科准确的物种名称，了解其分类学知识，阐明其演化关系，对防治绿潮、减少养殖业经济损失具有重要意义。

1 刚毛藻科分类学研究

刚毛藻科海藻藻体结构简单，外观易受环境影响，导致物种鉴定困难，因此存在许多同物异名；且物种间界限模糊，有些种类间缺乏明确的鉴定标准，争议比较大。例如目前世界上已经报道过的刚毛藻目种类(主要为刚毛藻科种类)，由于各种原因，异名、错误鉴定时有出现，因此国际上有约1 500余种记录(不完全统计)，而可确认的不超过500种^[14]。学者所使用的鉴定标准也存在较大差异^[15-17]。自刚毛藻目建立之来，因学者分类方法及学术观点不同，其分类系统出现多次变动：一科三属^[18]、一科三亚科^[19]、四科^[20]、二科^[16]等。这些争议和不确定为系统划分及物种数目统计等带来极大的困难。

1.1 国外刚毛藻科研究情况

刚毛藻科由Wille在1884年建立。此科包含的物种数多，主要包括如下几个属：硬毛藻属、刚毛藻属和根枝藻属等。在过去200余年的时间里，据不完全统计主要有如下的刚毛藻科海藻分类学研究和报道(表 1、表 2)。

此外，世界上还有些其他地区因缺少资料而未统计，如加勒比海海区，南美洲东、西两岸，非洲西岸中、南部等。目前估计本科物种数目至少在470种以上^[14]。但由于观点不同，刚毛藻目的下级分类系统如上所述的科和属都存在不同程度的变化，因此要统计出准确的物种数目比较困难。

1.2 国内研究情况

我国对刚毛藻科分类研究最早是在1915年由Cotton报道产自威海的气生硬毛藻(Chaetomorpha aerea)。其后，主要有如下文献报道涉及该科的研究工作(表 3)。

经历多年的发展，我国刚毛藻科海藻的研究有了长足的进步，目前共报道3属52种，其中刚毛藻属38种^{[1, 52]}，气生硬毛藻Chaetomorpha aerea和线形硬毛藻Ch.linum的同物异名争议已被解答^[51]。但必须承认的是，刚毛藻科的研究还存在大量的问题，如扭曲硬毛藻Ch.tortuosa存在与否的问题，不少学者认为扭曲硬毛藻是扭曲根枝藻Rhizoclonium tortuosum的同物异名；束生刚毛藻Cl.fascicularis和Cl.vagabunda的同物异名争议问题等^[53-54]。要真实地反映我国刚毛藻科物种多样性还需要进一步努力。

1.3 刚毛藻科在分类学上存在的问题

Collins^[55]在1909年指出刚毛藻属分类存在以下问题:描述的种类少，个体在不同生长期植株变异大，调查不够充分。但当时可利用的分类知识有限，Collins的处理并不十分令人满意。随后，Hoek等^{[17, 24]}研究北大西洋、北太平洋东岸及日本沿岸的刚毛藻属海藻，并提供更丰富的鉴定特征描述及必要的问题探讨，把刚毛藻科鉴定的形态特征从简单的外形、颜色和质地的描述，进一步增加至细化的细胞形态大小等特征，在一定程度上弥补过去对刚毛藻属分类学认识的不足。

根据Hoek的观点，刚毛藻目的大多数属具有“further specializations of thallus architectures realised in certain Cladophora sections”，且刚毛藻属的界限没有充分地把其它近似属排除在外^[25]。因此，关于刚毛藻科的实用属级框架仍然需要进一步探讨。

在刚毛藻属分类学的发展过程中，至少划分了14个组，其中的3个已经被提升为独立属(即Willeela, Basicladia, Rama)。但对于刚毛藻属来说，类似于刚毛藻科的科学实用属下类群框架也需要进一步研究，如Chloropteris属是根据早期的刚毛藻属Aegagrophila组(如Cl.leprieurii Kützing)的一个物种建立的(特征：羽状分枝)，现在认为可能是刚毛藻属的同物异名。Wille ^[56]和De Toni^[57]认为Lychaete和Anadema都分别与刚毛藻属有关系，而现在认为由Agardh^[58]报道的Lychaete属的几个种属于硬毛藻属，但南非的模式种明显属于刚毛藻属。根据Bourrelly的观点，Chaetocladiella属类似于Basiocladia，但不是体外寄生的。因此，Chaetocladiella属暂时也被认为是刚毛藻属的同物异名^[59]。

就目前世界上已经报道过的刚毛藻目种类，由于各种原因，比较混乱，异名、错误鉴定时有出现，特别是在刚毛藻科中，存在许多问题。如在日本，不同文献都报道了同一海区(日本及周边)刚毛藻科物种，但种类变化很大^{[16-18, 26]}。这是自然种的变化，还是错误鉴定，亦或是错误的报道？在某种程度上还需要进一步深入研究。

2 系统发育学研究

目前常用于绿藻系统发育学的核酸序列有核基因18S rDNA、28S rDNA、rbcL、ITS以及线粒体、叶绿体基因等，为海洋绿藻的系统发育学研究提供比较丰富的分子遗传标记。不仅可以为分类提供参考依据，有助于解决一些根据经典形态分类方法难以区分种的分类学问题，还可以对物种的遗传多样性、亲缘关系、进化史进行探讨，验证基于传统形态分类学分类系统的客观性和可靠性。

ITS序列被广泛应用于大型绿藻的研究，其进化速率快，常用来比较种和密切相关的属^[60-61]，适用于种下不同地理居群、种和属的亲缘关系及生物地理学研究。Bakker等^[62]应用ITS分析大洋州和亚洲13个隔离群的Cl.vagabunda的系统地理关系，发现这些隔离群均源自太平洋的一个共同祖先。Leliaert等^[36]通过LSU、SSU及ITS研究，提出刚毛藻目和管枝藻目可能起源于共同祖先。

高度保守的核基因18S rDNA主要用于属及以上阶元的分析。Olsen等^[63]基于18S rDNA对刚毛藻目和管枝藻目的20个种进行进化分析，对这两个目的独立划分提出质疑，同时指出刚毛藻属及其亚属不是单系发生的。Hanyuda等^[64]研究淡水刚毛藻种类的起源与进化，显示淡水种类不是单一起源的，从海水到淡水的过渡至少发生两次独立的演化，并指出硬毛藻属在3个属中形成并系类群，不是刚毛藻属的姐妹群。

关于海洋大型绿藻的DNA条形码研究，国际上相关报道还比较少，仅有一些学者涉及^{[53, 65-66]}，涉及的分子标记主要为rbcL、tufA、UPA、LSU、ITS、18S rDNA等片段。其中，Saunders等^[65]分析rbcL、tufA、UPA、LSU和ITS等片段，认为仅tufA适合做绿藻的标准条码，但它对刚毛藻科(Cladophoraceae)却不适用；除ITS外，其它几个序列片段对刚毛藻科也都不适用。这说明刚毛藻不同于其它绿藻，有其自身特点。就整个国际报道来看，目前对刚毛藻目效果较好的则为ITS和18S rDNA等片段。多片段组合已被证明能比较好地解决大型藻类鉴定问题^{[53, 67-68]}。

本研究课题组使用基于ITS和18S rDNA的分子系统发育学技术对Acrochaete leptochaete^[69]和Chaetomorpha valida^[70]开展分类鉴定，已取得比较好的结果；同时对我国北部沿海的部分刚毛藻目海藻进行分子系统发育学探讨，初步证实探索其DNA条形码技术是可行的，但也存在一些问题有待进一步探讨^[53]。

传统的形态学鉴定与分子手段的结合，必将为系统发育学提供一种新的、稳定、可靠、简便的鉴定方式，给系统发育学的发展提供新的活力。

3 展望

刚毛藻科藻体结构简单，极易与其它近似类群混淆，如根枝藻属与刚毛藻属、硬毛藻属的形态学区别仅为营养丝体上有无假根枝，而刚毛藻属与硬毛藻属的形态学区别仅为藻体是否分枝^[1]。由于环境的不同和成熟情况的差异，同种刚毛藻的不同个体又可以发生很大差异。这可能是造成异物同名、同物异名或一物多名的主要原因。然而，这些差异是遗传的还是环境造成的，需要进一步证实，并给刚毛藻的研究带来极大的困难^[71]。我国刚毛藻科海藻分布广泛^[72-73]，在南海、东海、黄海和渤海海域均有发现，全面翔实地调查分布和多样性，将会是一个巨大而困难的工作；同时，我国目前关于刚毛藻科系统分类研究所积累的工作较少。在我国目前研究人员少、生境破坏严重、研究工作相对落后的环境下，找到一种可靠有效的方法继续探讨刚毛藻科分类学是重中之重。传统形态学鉴定与DNA条形码的结合，为我国海产刚毛藻科系统发育学研究提供新思路，是澄清有害刚毛藻问题成因和解决问题的前提条件与必经之路。