硅藻中國新記錄種
——比提基金長篦藻

周陽艷，劉 冰，袁 莉， 莫雯惠，陳錦華

(吉首大學(xué) 生物資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，湖南吉首 416000)

Pfitzer在1871年建立了硅藻的長篦藻屬(Neidium)[1]。根據(jù)Cantonati等[2]最新的研究報(bào)道，長篦藻屬的鑒定特征包括其舟形的殼瓣外形、向相反方向彎曲的兩近縫端、呈叉狀分枝的兩遠(yuǎn)端殼縫末梢、三角形頂蓋、靠近殼面邊緣的縱向管以及某些孔紋內(nèi)部開口四周的豆?fàn)钔怀鑫?。?xì)篦藻屬(Neidiopsis)[3]和長篦形藻屬(Neidiomorpha)[2]與長篦藻屬密切相關(guān)且形態(tài)相似，Cantonati等[2]闡述了它們?nèi)咧g的區(qū)別，指出細(xì)篦藻與長篦藻的區(qū)別在于：前者具有直或同向彎曲的兩近縫端、簡單彎曲的遠(yuǎn)縫端末梢(不呈叉狀分枝)和靠近中軸區(qū)的部分雙列線紋，但是沒有縱向管和豆?fàn)钔怀鑫?后者具有)；長篦形藻與長篦藻的區(qū)別在于：前者具有兩個(gè)小且簡單的中央孔并略微彎向初生側(cè)，簡單彎曲的兩遠(yuǎn)縫端末梢(不呈叉狀分枝)，但是沒有縱向管和豆?fàn)钔怀鑫?后者具有)。細(xì)篦藻和長篦形藻的區(qū)別在于前者具有靠近中軸區(qū)的部分雙列線紋而后者的線紋全部是單列的，前者在殼面上有縱向無紋帶而后者沒有，后者在殼套內(nèi)具有縱向穴孔而前者沒有。從分類上承認(rèn)的種類數(shù)量來看，長篦藻屬有199種，細(xì)篦藻屬有8種，長篦形藻屬5種[4]，可見長篦藻屬的種類最多。長篦藻是分布非常廣泛的淡水硅藻類群，但是它們種群的個(gè)體豐度往往不高[5]。

在中國，眾多學(xué)者[6-9]對以上3個(gè)屬進(jìn)行了研究，取得了卓有成效的成果，特別是劉琪等[9]對若爾蓋地區(qū)的長篦藻研究表明中國具有非常豐富的長篦藻物種多樣性。在對湖南東洞庭湖國家級自然保護(hù)區(qū)的附沙生和泥生底棲硅藻的研究過程中，我們發(fā)現(xiàn)一種個(gè)體巨大的長篦藻，經(jīng)過光學(xué)和掃描電子顯微鏡的詳細(xì)研究，確定其為比提基金長篦藻(NeidiumbeatyiHamiltonetal.)[10]，并經(jīng)過文獻(xiàn)查閱，進(jìn)一步確定其是一個(gè)中國新記錄硅藻種類。

1 材料和方法

本研究的硅藻樣品于2019年4月20日采自于湖南省東洞庭湖國家級自然保護(hù)區(qū)內(nèi)。取樣方法為：選擇鄰接水體的黃褐色土壤，每次刮取少許表層1～2 mm深度的土壤放入100 mL的樣品瓶中，每個(gè)樣點(diǎn)刮取不少于10次，刮取的表層土壤總體積不超過20 mL。取好后用70%的酒精固定，然后密封帶回實(shí)驗(yàn)室處理。

在實(shí)驗(yàn)室先用10%的HCl溶解掉要處理樣品中含鈣的固體化合物，然后加入2倍要處理硅藻樣品體積的30% H2O2溶液，在80 ℃恒溫條件下加熱6 h以氧化去掉硅藻細(xì)胞的有機(jī)物質(zhì)，然后加入蒸餾水，靜置12 h后吸去上清液。這個(gè)過程重復(fù)5次以得到干凈的硅藻標(biāo)本。利用Naphrax?封裝劑制成永久裝片以供光學(xué)顯微鏡觀察和拍照(德國徠卡光學(xué)顯微鏡和攝像頭，型號分別為Leica DM2000和Leica MC190 HD)。永久裝片共11張保存在吉首大學(xué)植物標(biāo)本館，編號分別為JSUD2021-0001至0011。掃描電鏡觀察在湖南懷化學(xué)院完成(德國卡爾蔡司場發(fā)射掃描電子顯微鏡，型號Sigma HD)。

本研究中用于描述和鑒定長篦藻屬種類的最重要形態(tài)學(xué)術(shù)語中英文對照和文中的英文首字母縮寫解釋如下：佛氏缺刻(Voigt fault or Voigt discontinuity)是指殼面線紋在靠近胸骨處中斷的位置，該位置總是位于殼面的次生側(cè)(圖版Ⅰ, 1, 兩箭所示)。縱向線(longitudinal line)是指殼面靠近邊緣的縱向肋狀線條結(jié)構(gòu)(圖版Ⅱ, 3和5, 箭所示)，其下面是位于細(xì)胞內(nèi)部的縱向管(longitudinal canal)。三角形頂蓋(lacinia, 復(fù)數(shù)laciniae)[11]是指位于殼面末端的三角形硅質(zhì)袋蓋物(triangular apical silica flap, 圖版Ⅱ, 4和6, TAF所示)。豆?fàn)钔怀鑫?renilimbus, 復(fù)數(shù)renilimbi)[11]是指殼內(nèi)面某些孔紋開口的四周生長的豆?fàn)钔怀鑫?圖版Ⅲ, 6, 4箭所示)。光學(xué)顯微鏡(light microscope, LM)。掃描電子顯微鏡(scanning electron microscope, SEM)。本研究硅藻形態(tài)學(xué)術(shù)語參照Ross等[12]推薦的相關(guān)術(shù)語，中英文對照術(shù)語參照文獻(xiàn)[13-16]。

2 觀察結(jié)果

比提基金長篦藻(圖版Ⅰ, 1-5; 圖版Ⅱ, 1-6; 圖版Ⅲ, 1-6)

NeidiumbeatyiHamiltonetal. in Hamiltonetal. 2019: 46, figs 2-18

2.1 光學(xué)顯微鏡和掃描電子顯微鏡觀察

光學(xué)顯微鏡觀察(圖版Ⅰ, 1-5)：殼瓣線性橢圓至線性披針形，殼瓣末端伸長，弱箭頭狀。殼面大小為(測量11個(gè)標(biāo)本)：長125～191 μm，寬22～28 μm?？拷鼩っ鎯蛇吘?，分別有3～5條縱向線存在。從殼面中部到末端，中軸區(qū)線性橢圓形。佛氏缺刻明顯存在，位于殼面次生側(cè)(圖版Ⅰ, 1, 兩箭所示)。殼縫絲狀，其兩近縫端呈鉤狀，向相反方向彎曲；遠(yuǎn)縫端在光學(xué)顯微鏡下難以分辨。中央?yún)^(qū)略呈橢圓形，約占?xì)っ鎸挾鹊?/3到1/2。線紋一直連續(xù)延伸到殼套，在大部分殼面上呈傾斜排列，只有在兩末端處略呈會聚狀排列?？准y明顯，點(diǎn)狀。中部線紋密度為16～18條/10 μm，孔紋密度為14～18個(gè)/10 μm。

圖版Ⅰ 比提基金長篦藻光學(xué)顯微鏡圖(×630)1-5. 5個(gè)殼瓣展示一個(gè)按大小遞減排列的系列，注意線性橢圓至線性披針形的殼瓣輪廓，明顯存在的佛氏缺刻(圖1, 兩箭所示)，向相反方向彎曲的兩近縫端，斜列的線紋，沿著兩殼面邊緣排列的縱向線(圖2, 兩箭所示)，以及弱箭頭狀的末端(圖3和4, 兩箭所示)。標(biāo)尺=20 μmPlate Ⅰ Neidium beatyi, LM(×630)Figs.1-5. Five valves showing a diminution series, note linear-elliptical to linear-lanceolate valve outlines, distinct voigt faults (Fig.1, two arrows), proximal raphe ends deflexed in opposite directions, oblique striae, longitudinal lines along both valve margins (Fig.2, two arrows), and weakly sagittate apices (Figs.3-4, two arrows). Scale bar = 20 μm

掃描電子顯微鏡觀察(圖版Ⅱ, 1-6；圖版Ⅲ, 1-6)：線性橢圓至線性披針形(圖版Ⅱ, 1; 圖版Ⅲ, 1)。殼面扁平，中軸區(qū)線性橢圓形；殼縫直，在殼縫兩側(cè)有增厚的硅質(zhì)脊(圖版Ⅱ, 2中4箭頭所示)，近縫端向相反方向彎曲，由于在殼面頂端處形成一個(gè)三角形的頂蓋(圖版Ⅱ, 4和6中TAF所示)，使得遠(yuǎn)縫端末梢顯現(xiàn)為叉狀分枝?？拷鼩っ鎯蛇吘?，分別有3～5條縱向線存在(圖版Ⅱ, 3和5中箭所示)。從殼內(nèi)面看，殼套較深(圖版Ⅲ, 3)。兩個(gè)中央螺旋舌互連成一略呈波狀的條形中央結(jié)(圖版Ⅲ, 2中兩箭所示)。末端螺旋舌發(fā)達(dá)，形成回卷狀突出物(圖版Ⅲ, 4和5中箭所示)?？准y內(nèi)側(cè)開口完全被膜覆蓋，某些孔紋開口周圍著生4～7個(gè)豆?fàn)罱Y(jié)構(gòu)物(圖版Ⅲ, 6中4箭所示)。

圖版Ⅱ 比提基金長篦藻掃描電子顯微鏡圖，殼外面觀1. 一個(gè)完整的殼瓣；2. 示圖1的中部細(xì)節(jié)，注意略呈橢圓形的中央?yún)^(qū)，近縫端向相反方向彎曲以及殼縫兩側(cè)增厚的硅質(zhì)脊(4箭頭所示)；3-4. 示圖1的一末端細(xì)節(jié)，注意5條縱向線(圖3中箭所示)、遠(yuǎn)縫端形成叉狀末梢和三角形的頂蓋(圖4中TAF所示)；5-6. 示圖1的另一末端細(xì)節(jié)，注意5條縱向線(圖5中箭所示)、遠(yuǎn)縫端形成叉狀末梢和三角形的頂蓋(圖6中TAF所示)Plate Ⅱ Neidium beatyi, SEM, valve external viewFig.1. A complete valve; Fig.2. Middle part detail of Fig.1, note ca. elliptical central area, proximal raphe ends deflexed in opposite directions, and thickened ridges along each side of the raphe (four arrowheads); Figs.3-4. One apical details of Fig.1, note five longitudinal lines (Fig.3, arrow), distal raphe ends forming forked two fissures, and triangular apical flap (Fig.4, TAF). Figs.5-6. The other apical details of Fig.1, note five longitudinal lines (Fig.5, arrow), distal raphe ends forming forked two fissures, and triangular apical flap (Fig.6, TAF)

圖版Ⅲ 比提基金長篦藻掃描電子顯微鏡圖，殼內(nèi)面觀1. 一個(gè)完整的殼瓣；2. 示圖1的中部細(xì)節(jié)，注意略呈橢圓形的中央?yún)^(qū)和兩個(gè)中央螺旋舌互連成略為波狀的中央結(jié)(圖2中兩箭所示)；3-4. 示圖1的一末端細(xì)節(jié)，注意發(fā)達(dá)的末端螺旋舌(圖4中箭所示)；5. 示圖1的另一末端細(xì)節(jié)，注意發(fā)達(dá)的末端螺旋舌(圖5中箭所示); 6. 孔紋細(xì)節(jié)，注意孔紋在內(nèi)側(cè)被膜完全覆蓋和一些孔紋周圍著生的豆?fàn)钔怀鑫?圖6中4箭所示)Plate Ⅲ Neidium beatyi, SEM, valve internal viewFig.1. A complete valve; Fig.2. Middle part detail of Fig.1, note ca. elliptical central area and connected two central helictoglossae forming slightly wavy central nodule (Fig.2, two arrows); Figs.3-4. One apical details of Fig.1, note strongly developed distal helictoglossa (Fig.4, arrow). Fig.5. The other apical details of Fig.1, note strongly developed distal helictoglossa (Fig.5, arrow). Fig.6. Detail of areolae, note areolae occluded internally by hymens and bean-shaped structures (Fig.6, 4 arrows)

2.2 比提基金長篦藻與相似種類的比較

比提基金長篦藻是Hamilton等[10]于2019年發(fā)表的新種。由于它的個(gè)體特別大，而且其細(xì)胞壁由于強(qiáng)烈硅質(zhì)化而顯得很粗壯，因此，即使在光學(xué)顯微鏡下也容易鑒定出該種類。為更清楚地認(rèn)識相關(guān)種類的形態(tài)特征，我們對與比提基金長篦藻相似的幾個(gè)種類進(jìn)行了比較(表1)。本研究采自東洞庭湖的比提基金長篦藻標(biāo)本與其模式種群的形態(tài)特征和數(shù)量性狀都是吻合的，因此，比提基金長篦藻的身份足以確定。比提基金長篦藻和若爾蓋長篦藻相似，但是后者的殼面兩側(cè)是平行的而前者殼面從中部逐漸變窄(所有標(biāo)本的殼面兩側(cè)皆不平行)，且前者的細(xì)胞比后者要大許多(表1)，可見兩者不可能是同一個(gè)種。虹彩長篦藻是長篦藻屬中最長的種類之一，Hamilton等[17]于2019年對其進(jìn)行仔細(xì)研究，確定其只有一條縱向線，這是它除了細(xì)胞大小和形狀之外，區(qū)別其他種類的一個(gè)重要特征。由于比提基金長篦藻具有3條以上的縱向線，加上要比虹彩長篦藻小許多，因此，比提基金長篦藻與虹彩長篦藻也容易區(qū)分。

表1 比提基金長篦藻與相似種類的比較

3 討 論

長篦藻屬、細(xì)篦藻屬和長篦形藻屬三個(gè)屬關(guān)系非常密切且形態(tài)相似，它們之間的區(qū)別在前言中已闡述。從全球來看，目前硅藻的分類仍然是基于形態(tài)學(xué)上的特征來進(jìn)行，不僅屬與屬之間的區(qū)分，而且同屬的種類之間的區(qū)分，都越來越依賴超微結(jié)構(gòu)特征[5, 10, 17]。在長篦藻屬種類的鑒定中，佛氏缺刻、近縫端的形態(tài)、縱向線三個(gè)特征明顯，即使在光學(xué)顯微鏡下也能辨別；但是殼面末端的三角形硅質(zhì)頂蓋、遠(yuǎn)端殼縫末梢的形態(tài)特征及殼面內(nèi)部的兩個(gè)中央螺旋舌的結(jié)構(gòu)和孔紋周圍豆?fàn)钔怀鑫锏瘸⒔Y(jié)構(gòu)特征，都需要掃描電子顯微鏡觀察才能獲得清晰的認(rèn)識。本研究是比提基金長篦藻全球的第二次報(bào)道，把它的分布區(qū)域從加拿大擴(kuò)展到了中國的洞庭湖。本研究對比提基金長篦藻全面且詳細(xì)的形態(tài)觀察，不僅是對該種作為一獨(dú)立物種的支持，也為國內(nèi)研究者提供了有用的參考資料。