拟瑞士桥弯藻的超微结构*

龙继艳，刘 冰，徐三妹,2，唐海朋

(1.吉首大学生物资源与环境科学学院，湖南 吉首 416000；2.怀化师范高等专科学校文理综合学院，湖南 怀化 418000)

桥弯藻属(CymbellaAgardh)是硅藻门中一个重要类群，也是淡水河流中的常见硅藻种类.2002年，Krammer[1]出版了一本关于桥弯藻属的专著，其中报道了129个种和31个变种.Krammer[1]在专著中对桥弯藻属进行了一般定义：(1)具有桥弯类的壳瓣外形(即具有背腹之分的壳瓣外形，区别于两侧对称的舟形类壳瓣外形)；(2)两远端壳缝末梢向壳面背侧弯曲；(3)壳面两端具有顶孔区；(4)大多数种类在中央结的腹侧存在一个或多个孤点.此外，Krammer[1]还提出了7个数量特征用来区分不同的桥弯藻种类，分别是细胞大小、壳瓣外形、近缝端形态、孔纹密度、孤点存在与否、孤点数量、线纹密度.随着世界范围内硅藻研究的广度和深度不断增加，研究者又从Krammer定义的桥弯藻属中分离出新属.例如，2010年，一些原属于桥弯藻属的种类被分离出来，归到新建立的OricymbaJüttner,Krammer,Cox,Van de Vijver & Tuji(新拟，具脊桥弯藻属)中[2].这说明目前的桥弯藻属可能还是多系的，一些种类形态特征仍需仔细深入研究.

Krammer在其专著中，在桥弯藻属下分出了一个特别的组—Cymbellahelveticagroup(新拟，瑞士桥弯藻组)，该组内的种类都没有顶孔区[1].本文研究的CymbellasubhelveticaKrammer(新拟，拟瑞士桥弯藻，注：Helvetica是Swiss的意思，sub+Helvetica译成拟瑞士)也是该组成员之一.在中国先前的研究中，Cymbellasubhelvetica最初被翻译为近淡黄桥弯藻[3-4]，后续研究都沿用这个名称[5-8].但本课题组对该种加词仔细考证之后，发现这个“淡黄”种加词的翻译是错误的，不符合命名人的原义，应进行修正.

2005年，尤庆敏[4]首次在新疆发现了C.subhelvetica[3]，文中将其翻译为近淡黄桥弯藻，但未解释译名来源，仅提供少量光学图片及一张手绘图.之后陆续有研究者在中国其他地区发现该种，如2013年，李博[5]在四川牟尼沟喀斯特地貌硅藻研究过程中也发现了C.subhelvetica，未给出中文译名，且缺乏电镜观察结果.同年，施之新[6]所著的桥弯藻属专著中仍沿用了近淡黄桥弯藻这一名称，仅提供了一张手绘图.2018年，吴维维[7]在研究西藏林芝地区及拉萨市硅藻植物分类时对其进行了研究，记录为淡黄桥弯藻，也仅提供光学图版.2020年，张梵[8]在研究海南岛淡水硅藻时在吊罗山溪流中发现了C.subhelvetica，并在论文中展示了C.subhelvetica的光学观察结果.综上，尽管已取得上述研究结果，但由于前人研究大多缺乏现代扫描电子显微镜的观察结果，所以拟瑞士桥弯藻的许多超微结构还处于未知状态，例如处于壳内面中央结延伸出的袋盖状硅质结构.另外，尚未有研究者对其中文译名进行纠正.本课题组在研究青海省门源县的石附生硅藻时，获得了拟瑞士桥弯藻的充足标本，并对其进行了全面观察.

1 材料与方法

硅藻样品采集时间为2019年7月18日，样品采自于青海省门源县内一条不知名淡水河流，取样点地理坐标为37°27′28″N，101°23′15″E，海拔2 940 m.取样方法为：选择水下带有较多黄褐色生物膜的石头，用牙刷把岩石表面的附生硅藻用力刷入塑料盘内，缓水冲洗石头表面残留样品，装入塑料盘.将收集的硅藻样品倒入100 mL样品瓶中，装瓶后用70%酒精固定，密封后带回实验室处理.

在实验室采用常规方法处理硅藻样品，首先使用双氧水或者浓硝酸等强氧化剂除掉有机物质，然后加入稀盐酸除掉含钙固体化合物，再利用去离子水反复清洗，最后得到清洁的硅藻标本.具体方法为：从取回的硅藻样品溶液中吸取25 mL溶液，移入洗净的250 mL烧杯中，加入50 mL 30%双氧水，在80 ℃恒温加热6 h，氧化除掉有机物质，最后30 min时加入5 mL 10%盐酸除掉含钙化合物，再加入去离子水静置12 h后吸去上清液，此过程重复5次可获得干净的硅藻标本.然后利用Naphrax封装剂将标本制成永久装片以供光学显微镜观察和拍照(德国徕卡光学显微镜和摄像头，型号分别为Leica DM2000和Leica MC190 HD).扫描电镜观察在怀化学院完成(德国卡尔蔡司场发射扫描电子显微镜，型号Sigma HD).

本文的中文硅藻相关术语主要参照刘冰推荐的术语[9]，以下列出部分重要的中英文术语对照和英文缩写，以便读者阅读，如壳瓣(valve)、环带(girdle band)、孤点(stigma，复数stigmata)、线纹(stria，复数striae)、孔纹(areola，复数areolae)、中央结(central nodule)、顶孔区(apical pore fields，APF)、壳缝(raphe)、近缝端(proximal raphe ending)、远端壳缝末梢(distal raphe fissure)、外面观(external view)、内面观(internal view)、螺旋舌(helictoglossa，复数helictoglossae)、光学显微镜(light microscope，LM)、扫描电子显微镜(scanning electron microscope，SEM).

2 研究结果

拟瑞士桥弯藻(图1(a)～(p)；图2(a)～(f)；图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.

光学显微镜观察(图1(a)～(p))：壳瓣背腹分明，披针形，背侧呈拱形凸出，腹侧略凸或近于平直，两端渐狭但不拉伸，末端呈狭圆形.壳面大小为(测量74个标本)：长34.7～64.2 μm，宽8.4～10.9 μm，最大长宽比6.2.中央区不明显，中轴区窄，线形.壳缝稍偏向背侧，近缝端不偏向腹侧，远缝端弯向背侧.腹侧的孤点在光镜下很难区分.线纹在壳面中部呈略微放射状，在两端则呈会聚状(图1(b)中两箭头所示).线纹密度在壳面背侧中部9～11条/10 μm，在腹侧中部11～13条/10 μm.孔纹在光镜下不能区分.

图1 拟瑞士桥弯藻的光学显微镜图(×1 000)

扫描电子显微镜观察(图2(a)～(f)；图3(a)～(f))：壳瓣披针形(图2(a)；图3(a)和(c)).远缝端末梢向背侧弯曲，无顶孔区(图2(b)～(d)和(f)中箭头所示).线纹单列.孔纹外部开口通常呈狭长的线形，个别呈“Y”形，孔纹密度30～33个/10 μm.壳环由3条开放的环带组成(图2(d)～(f))，中央区不明显，近缝端膨大，呈水滴状，但没有弯向腹侧(图2(e)中箭头所示).腹侧孤点外部开口为圆形，无覆盖(图2(e)中箭头所示).从壳内面看，壳缝几乎位于壳面中央，近缝端不可见，被从中央结延伸出的袋盖状硅质结构遮盖(图3(b)和(d)中箭头所示)，腹侧孤点内部开口为狭缝隙状，周围被不规则的齿状凸起围绕(图3(b)和(d)中箭头所示).远缝端终止于螺旋舌(图3(e)～(f)中弯箭头所示).

图2 拟瑞士桥弯藻的扫描电子显微镜图(壳外面观)

3 讨论

本研究中的拟瑞士桥弯藻标本在光学显微镜下观察到的形态特征与Krammer专著中的模式种相同，且与其描述完全吻合[1]，因此可以确定其拟瑞士桥弯藻的身份.另外，拟瑞士桥弯藻与Cymbellajachalensis非常相似[10]，但拟瑞士桥弯藻的近缝端不偏向腹侧，而C.jachalensis的近缝端偏向腹侧.此外，它们腹侧的线纹密度以及孔纹密度也不一样，拟瑞士桥弯藻腹侧线纹密度是11～13条/10 μm，孔纹密度是30～33个/10 μm，而C.jachalensis腹侧线纹密度是9～11条/10 μm，孔纹密度是13～20个/10 μm.

依据Mary的观点，一个种不一定能够呈现所在属的全部已知特征[11].正如前人将无顶孔区的瑞士桥弯组暂时归入桥弯藻属，是因为其具有桥弯藻属的典型形态特征：(1)壳瓣具有背腹之分；(2)远端壳缝末梢向背部弯曲；(3)腹侧中央存在明显孤点.瑞士桥弯组的特点也提示桥弯藻属可能不是单系的，也许未来瑞士桥弯组的分类地位会有所变动，如同具脊桥弯藻一样，可被分离出来建立一个新属，但这仍需要更多研究来证实，特别需要包括活体形态、基因测序等方面的相关证据.本研究对拟瑞士桥弯藻进行了全面且详细的形态观察，可为国内外研究者提供有用的参考资料.