擬瑞士橋彎藻的超微結(jié)構(gòu)*

龍繼艷，劉 冰，徐三妹,2，唐海朋

(1.吉首大學(xué)生物資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，湖南 吉首 416000；2.懷化師范高等?？茖W(xué)校文理綜合學(xué)院，湖南 懷化 418000)

橋彎藻屬(CymbellaAgardh)是硅藻門中一個(gè)重要類群，也是淡水河流中的常見硅藻種類.2002年，Krammer[1]出版了一本關(guān)于橋彎藻屬的專著，其中報(bào)道了129個(gè)種和31個(gè)變種.Krammer[1]在專著中對橋彎藻屬進(jìn)行了一般定義：(1)具有橋彎類的殼瓣外形(即具有背腹之分的殼瓣外形，區(qū)別于兩側(cè)對稱的舟形類殼瓣外形)；(2)兩遠(yuǎn)端殼縫末梢向殼面背側(cè)彎曲；(3)殼面兩端具有頂孔區(qū)；(4)大多數(shù)種類在中央結(jié)的腹側(cè)存在一個(gè)或多個(gè)孤點(diǎn).此外，Krammer[1]還提出了7個(gè)數(shù)量特征用來區(qū)分不同的橋彎藻種類，分別是細(xì)胞大小、殼瓣外形、近縫端形態(tài)、孔紋密度、孤點(diǎn)存在與否、孤點(diǎn)數(shù)量、線紋密度.隨著世界范圍內(nèi)硅藻研究的廣度和深度不斷增加，研究者又從Krammer定義的橋彎藻屬中分離出新屬.例如，2010年，一些原屬于橋彎藻屬的種類被分離出來，歸到新建立的OricymbaJüttner,Krammer,Cox,Van de Vijver & Tuji(新擬，具脊橋彎藻屬)中[2].這說明目前的橋彎藻屬可能還是多系的，一些種類形態(tài)特征仍需仔細(xì)深入研究.

Krammer在其專著中，在橋彎藻屬下分出了一個(gè)特別的組—Cymbellahelveticagroup(新擬，瑞士橋彎藻組)，該組內(nèi)的種類都沒有頂孔區(qū)[1].本文研究的CymbellasubhelveticaKrammer(新擬，擬瑞士橋彎藻，注：Helvetica是Swiss的意思，sub+Helvetica譯成擬瑞士)也是該組成員之一.在中國先前的研究中，Cymbellasubhelvetica最初被翻譯為近淡黃橋彎藻[3-4]，后續(xù)研究都沿用這個(gè)名稱[5-8].但本課題組對該種加詞仔細(xì)考證之后，發(fā)現(xiàn)這個(gè)“淡黃”種加詞的翻譯是錯(cuò)誤的，不符合命名人的原義，應(yīng)進(jìn)行修正.

2005年，尤慶敏[4]首次在新疆發(fā)現(xiàn)了C.subhelvetica[3]，文中將其翻譯為近淡黃橋彎藻，但未解釋譯名來源，僅提供少量光學(xué)圖片及一張手繪圖.之后陸續(xù)有研究者在中國其他地區(qū)發(fā)現(xiàn)該種，如2013年，李博[5]在四川牟尼溝喀斯特地貌硅藻研究過程中也發(fā)現(xiàn)了C.subhelvetica，未給出中文譯名，且缺乏電鏡觀察結(jié)果.同年，施之新[6]所著的橋彎藻屬專著中仍沿用了近淡黃橋彎藻這一名稱，僅提供了一張手繪圖.2018年，吳維維[7]在研究西藏林芝地區(qū)及拉薩市硅藻植物分類時(shí)對其進(jìn)行了研究，記錄為淡黃橋彎藻，也僅提供光學(xué)圖版.2020年，張梵[8]在研究海南島淡水硅藻時(shí)在吊羅山溪流中發(fā)現(xiàn)了C.subhelvetica，并在論文中展示了C.subhelvetica的光學(xué)觀察結(jié)果.綜上，盡管已取得上述研究結(jié)果，但由于前人研究大多缺乏現(xiàn)代掃描電子顯微鏡的觀察結(jié)果，所以擬瑞士橋彎藻的許多超微結(jié)構(gòu)還處于未知狀態(tài)，例如處于殼內(nèi)面中央結(jié)延伸出的袋蓋狀硅質(zhì)結(jié)構(gòu).另外，尚未有研究者對其中文譯名進(jìn)行糾正.本課題組在研究青海省門源縣的石附生硅藻時(shí)，獲得了擬瑞士橋彎藻的充足標(biāo)本，并對其進(jìn)行了全面觀察.

1 材料與方法

硅藻樣品采集時(shí)間為2019年7月18日，樣品采自于青海省門源縣內(nèi)一條不知名淡水河流，取樣點(diǎn)地理坐標(biāo)為37°27′28″N，101°23′15″E，海拔2 940 m.取樣方法為：選擇水下帶有較多黃褐色生物膜的石頭，用牙刷把巖石表面的附生硅藻用力刷入塑料盤內(nèi)，緩水沖洗石頭表面殘留樣品，裝入塑料盤.將收集的硅藻樣品倒入100 mL樣品瓶中，裝瓶后用70%酒精固定，密封后帶回實(shí)驗(yàn)室處理.

在實(shí)驗(yàn)室采用常規(guī)方法處理硅藻樣品，首先使用雙氧水或者濃硝酸等強(qiáng)氧化劑除掉有機(jī)物質(zhì)，然后加入稀鹽酸除掉含鈣固體化合物，再利用去離子水反復(fù)清洗，最后得到清潔的硅藻標(biāo)本.具體方法為：從取回的硅藻樣品溶液中吸取25 mL溶液，移入洗凈的250 mL燒杯中，加入50 mL 30%雙氧水，在80 ℃恒溫加熱6 h，氧化除掉有機(jī)物質(zhì)，最后30 min時(shí)加入5 mL 10%鹽酸除掉含鈣化合物，再加入去離子水靜置12 h后吸去上清液，此過程重復(fù)5次可獲得干凈的硅藻標(biāo)本.然后利用Naphrax封裝劑將標(biāo)本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).掃描電鏡觀察在懷化學(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).

本文的中文硅藻相關(guān)術(shù)語主要參照劉冰推薦的術(shù)語[9]，以下列出部分重要的中英文術(shù)語對照和英文縮寫，以便讀者閱讀，如殼瓣(valve)、環(huán)帶(girdle band)、孤點(diǎn)(stigma，復(fù)數(shù)stigmata)、線紋(stria，復(fù)數(shù)striae)、孔紋(areola，復(fù)數(shù)areolae)、中央結(jié)(central nodule)、頂孔區(qū)(apical pore fields，APF)、殼縫(raphe)、近縫端(proximal raphe ending)、遠(yuǎn)端殼縫末梢(distal raphe fissure)、外面觀(external view)、內(nèi)面觀(internal view)、螺旋舌(helictoglossa，復(fù)數(shù)helictoglossae)、光學(xué)顯微鏡(light microscope，LM)、掃描電子顯微鏡(scanning electron microscope，SEM).

2 研究結(jié)果

擬瑞士橋彎藻(圖1(a)～(p)；圖2(a)～(f)；圖3(a)～(f))

CymbellasubhelveticaKrammer 2002,p.151,pl.176:1-13,pl.177:1-14,pl.178:1-13,pl.180:9,pl.186:4-6.

光學(xué)顯微鏡觀察(圖1(a)～(p))：殼瓣背腹分明，披針形，背側(cè)呈拱形凸出，腹側(cè)略凸或近于平直，兩端漸狹但不拉伸，末端呈狹圓形.殼面大小為(測量74個(gè)標(biāo)本)：長34.7～64.2 μm，寬8.4～10.9 μm，最大長寬比6.2.中央?yún)^(qū)不明顯，中軸區(qū)窄，線形.殼縫稍偏向背側(cè)，近縫端不偏向腹側(cè)，遠(yuǎn)縫端彎向背側(cè).腹側(cè)的孤點(diǎn)在光鏡下很難區(qū)分.線紋在殼面中部呈略微放射狀，在兩端則呈會(huì)聚狀(圖1(b)中兩箭頭所示).線紋密度在殼面背側(cè)中部9～11條/10 μm，在腹側(cè)中部11～13條/10 μm.孔紋在光鏡下不能區(qū)分.

圖1 擬瑞士橋彎藻的光學(xué)顯微鏡圖(×1 000)

掃描電子顯微鏡觀察(圖2(a)～(f)；圖3(a)～(f))：殼瓣披針形(圖2(a)；圖3(a)和(c)).遠(yuǎn)縫端末梢向背側(cè)彎曲，無頂孔區(qū)(圖2(b)～(d)和(f)中箭頭所示).線紋單列.孔紋外部開口通常呈狹長的線形，個(gè)別呈“Y”形，孔紋密度30～33個(gè)/10 μm.殼環(huán)由3條開放的環(huán)帶組成(圖2(d)～(f))，中央?yún)^(qū)不明顯，近縫端膨大，呈水滴狀，但沒有彎向腹側(cè)(圖2(e)中箭頭所示).腹側(cè)孤點(diǎn)外部開口為圓形，無覆蓋(圖2(e)中箭頭所示).從殼內(nèi)面看，殼縫幾乎位于殼面中央，近縫端不可見，被從中央結(jié)延伸出的袋蓋狀硅質(zhì)結(jié)構(gòu)遮蓋(圖3(b)和(d)中箭頭所示)，腹側(cè)孤點(diǎn)內(nèi)部開口為狹縫隙狀，周圍被不規(guī)則的齒狀凸起圍繞(圖3(b)和(d)中箭頭所示).遠(yuǎn)縫端終止于螺旋舌(圖3(e)～(f)中彎箭頭所示).

圖2 擬瑞士橋彎藻的掃描電子顯微鏡圖(殼外面觀)

3 討論

本研究中的擬瑞士橋彎藻標(biāo)本在光學(xué)顯微鏡下觀察到的形態(tài)特征與Krammer專著中的模式種相同，且與其描述完全吻合[1]，因此可以確定其擬瑞士橋彎藻的身份.另外，擬瑞士橋彎藻與Cymbellajachalensis非常相似[10]，但擬瑞士橋彎藻的近縫端不偏向腹側(cè)，而C.jachalensis的近縫端偏向腹側(cè).此外，它們腹側(cè)的線紋密度以及孔紋密度也不一樣，擬瑞士橋彎藻腹側(cè)線紋密度是11～13條/10 μm，孔紋密度是30～33個(gè)/10 μm，而C.jachalensis腹側(cè)線紋密度是9～11條/10 μm，孔紋密度是13～20個(gè)/10 μm.

依據(jù)Mary的觀點(diǎn)，一個(gè)種不一定能夠呈現(xiàn)所在屬的全部已知特征[11].正如前人將無頂孔區(qū)的瑞士橋彎組暫時(shí)歸入橋彎藻屬，是因?yàn)槠渚哂袠驈澰鍖俚牡湫托螒B(tài)特征：(1)殼瓣具有背腹之分；(2)遠(yuǎn)端殼縫末梢向背部彎曲；(3)腹側(cè)中央存在明顯孤點(diǎn).瑞士橋彎組的特點(diǎn)也提示橋彎藻屬可能不是單系的，也許未來瑞士橋彎組的分類地位會(huì)有所變動(dòng)，如同具脊橋彎藻一樣，可被分離出來建立一個(gè)新屬，但這仍需要更多研究來證實(shí)，特別需要包括活體形態(tài)、基因測序等方面的相關(guān)證據(jù).本研究對擬瑞士橋彎藻進(jìn)行了全面且詳細(xì)的形態(tài)觀察，可為國內(nèi)外研究者提供有用的參考資料.