龍繼艷， 劉 冰*， 周陽艷， 徐三妹,2， 陳錦華

( 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)于1830年創(chuàng)立(Agardh, 1830)，是硅藻門中重要類群，也是較大的硅藻屬之一(Kapustin et al., 2018)。Krammer (2002)在其橋彎藻屬專著中將該屬的主要鑒定特征歸納如下：(1) 殼面具有背腹之分，即有彎曲程度大的背側(cè)和彎曲程度較小或平直或內(nèi)凹的腹側(cè)；(2) 兩個遠縫端末梢皆向殼面背側(cè)彎曲；(3) 絕大多數(shù)種類殼面兩末端具有頂孔區(qū)；(4) 多數(shù)種類腹側(cè)有一個或多個孤點。Krammer (2002) 在其專著中給出了橋彎藻屬的129種和31個變種詳細資料，其中100個種(63%)被確定為新種或新變種。Krammer 2002年的專著是目前世界范圍內(nèi)廣泛采用的橋彎藻屬種類鑒定的重要參考文獻。

Guiry和Guiry (2021)在AlgaeBase網(wǎng)站上列出了該屬的1 576種(和種下)名稱，其中357種是目前接受的分類名稱。近年來，中國學(xué)者對中國的橋彎藻屬相繼進行了許多研究(Hu et al., 2013; Gong et al., 2013; Zhang et al., 2017; Zhang et al., 2018; Liu et al., 2018, 2020; Zhang et al., 2021; Liu et al., 2021)。施之新(2013)發(fā)表了關(guān)于中國橋彎藻科(Cymbellaceae)的專著，其中包括橋彎藻屬的49種和5個變種，是對中國橋彎藻屬的一個較全面的研究總結(jié)。然而，中國是一個幅員遼闊的大國，具有豐富多樣的水域生態(tài)系統(tǒng)，許多重要或關(guān)鍵地區(qū)水域生態(tài)系統(tǒng)的硅藻尚未有人涉足。因此，在中國，橋彎藻及其他硅藻仍急需進一步探索和發(fā)現(xiàn)。在對湘江的石附生硅藻研究中，我們發(fā)現(xiàn)了一些尚未報道過的硅藻種類，本文報道其中一中國新記錄種——帕瓦拉橋彎藻(CymbellapavanaensisA. Vigneshwaran)[新擬，種加詞pavanaensis是指該種的模式種發(fā)現(xiàn)地點：印度的帕瓦拉河(Pavana River)](Vigneshwaran et al., 2019)。

1 材料與方法

本文的硅藻樣品于2021年10月3日采自于湘江的左支，具體取樣點位于廣西興安縣的江脊(地理坐標為110°41′47″ E、25°39′55″ N，海拔210 m)。取樣水體的基本理化信息：溫度為(28.53 ± 0.05) ℃、pH為8.66 ± 0.05、電導(dǎo)率為(224.33 ± 1.25) μS·cm-1。取樣方法：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)；然后沖洗石頭被刷表面殘留樣品到塑料盤內(nèi)；將盤內(nèi)收集的硅藻樣品倒入100 mL的樣品瓶中，每個樣點收集兩瓶；用70%的酒精固定，然后密封帶回實驗室處理。

在實驗室采用常規(guī)方法處理硅藻樣品，具體方法：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30%雙氧水50 mL，在80 ℃恒溫加熱6 h，氧化除掉有機物質(zhì)，然后加入5 mL 10%的HCl除掉含鈣化合物，再加入去離子水靜置12 h后吸去上清液，這個過程重復(fù)5次以得到干凈的硅藻標本。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)。永久裝片保存在吉首大學(xué)標本館。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)。

本研究中文硅藻術(shù)語主要參照Round等(1990)推薦的相關(guān)術(shù)語，這里列出一些本文中重要的中英文術(shù)語對照和英文縮寫，以方便讀者閱讀。殼面(valve)、孤點(stigma)、線紋(stria)、孔紋(areola)、線性孔紋(lineola)、中央節(jié)(central nodule)、頂孔區(qū)(apical pore fields, APFs)、殼縫(raphe)、近縫端(proximal raphe ending)、遠縫端末梢(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 結(jié)果與分析

帕瓦拉橋彎藻(新擬；圖版I，圖版Ⅱ，圖版Ⅲ)

CymbellapavanaensisA. Vigneshwaran, Kulikovskiy,Kociolek & B. Karthick, in Vigneshwaran et al. 2019, p. 212: Fig. 1-28; p. 214: Fig. 29-32; p. 215: Fig. 33-36.

光學(xué)顯微鏡觀察結(jié)果如圖版I所示。殼面稍具背腹之分，橢圓披針形，背緣明顯凸出，腹部邊緣稍凸。兩端幾乎不延伸，寬圓形到狹圓形；31個標本的殼面長22～28 μm，寬5～6 μm，長寬比3.7～4.9。無中央?yún)^(qū)，中軸區(qū)窄，線形。殼縫基本位于殼面中部， 近縫端絲狀，遠縫端絲狀并彎向背側(cè)。腹側(cè)有1～2個孤點， 但是緊靠中部線紋的中央末端，所以光鏡下難以確定。線紋幾乎平行，在靠近兩端處線紋呈放射狀。背側(cè)中部線紋密度每10 μm為10～12條，腹側(cè)中部線紋密度每10 μm為11～13條。孔紋細，在光鏡下難以區(qū)分。

A-V. 22個殼面展示一個按大小排列的遞減系列，略微呈背腹之分。A-V標尺為10 μm (如A所示)。A-V. Twenty-two valves show a diminution series, and are slightly dorsiventral. A-V scale bars=10 μm (in A for all figures).圖版 Ⅰ 帕瓦拉橋彎藻光學(xué)顯微鏡圖 (1 000×)Plate Ⅰ Cymbella pavanaensis (LM) (1 000×)

A. 一個完整的殼面; B. A的中部細節(jié)，腹側(cè)孤點外側(cè)有圓形開口(箭頭所示)、中央孔偏向背側(cè)(兩箭頭所示)，以及狹縫隙狀孔紋開口; C-D. 另一個完整殼面及其中部細節(jié)，展示以上提到的特征; E-F. 示兩個末端細節(jié)，頂孔區(qū)由兩種形態(tài)的孔紋組成，一種狹縫隙狀(彎箭頭所示)，另一種是圓形(箭頭所示)。A和C標尺為3 μm; B和D標尺為1 μm; E-F標尺為300 nm。A. A complete valve; B. Middle part details from A with rounded opening of stigma on the ventral side (one arrow in B), the dorsally deflected central pores (two arrow heads), and lineolate areolae; C-D. Another complete valve and its detailed middle part showing the above-mentioned features; E-F. Two apical details, with two forms of porelli in the apical pore field: linear (curved arrows) and rounded (normal arrows). Scale bars = 3 μm (A, C), 1 μm (B, D), 300 nm (E-F).圖版 Ⅱ 帕瓦拉橋彎藻掃描電子顯微鏡圖 (外殼面觀)Plate Ⅱ Cymbella pavanaensis (valve external view) (SEM)

A. 一個完整的殼面; B. A的中部細節(jié)，腹側(cè)2個孤點的內(nèi)側(cè)開口被齒狀硅質(zhì)物環(huán)繞(兩箭所示)，殼縫兩內(nèi)側(cè)近縫端的中斷不可見(箭頭所示); C-D. 另一個完整殼面及其中部細節(jié)，展示以上提到的特征; E-F. 示兩個末端細節(jié)，注意頂端小圓孔內(nèi)部開口上方有一個袋蓋狀突出物存在(箭所示)，但是狹縫隙狀孔紋內(nèi)部開口無覆蓋物，以及發(fā)達的螺旋舌(彎箭所示)。A和C標尺為3 μm; 圖B和圖D標尺為1 μm; E和F標尺為400 nm。A. A complete valve; B. Middle part details from A with internal openings of two stigmata convoluted by tooth-like projections (two arrows) and two proximal raphe ends are invisible (one arrow head); C-D. Another complete valve and its detailed middle part, showing the above-mentioned features; E-F. Two apical details, with the flap-like projections covering the inner openings of small round porelli (two arrows) but the lineolate internal openings without occlusions, and robust helictoglossae (two curved arrows). Scale bars = 3 μm (A, C), 1 μm (B, D), 400 nm (E, F).圖版 Ⅲ 帕瓦拉橋彎藻掃描電子顯微鏡圖 (內(nèi)殼面觀)Plate Ⅲ Cymbella pavanaensis (valve internal view) (SEM)

掃描電子顯微鏡觀察結(jié)果見圖版Ⅱ和圖版Ⅲ。殼面橢圓披針形(圖版Ⅱ：A, C；圖版Ⅲ：A, C)。無中央?yún)^(qū)，腹側(cè)孤點外側(cè)開口為簡單圓形，無膜覆蓋(圖版Ⅱ：B, D)；孤點內(nèi)側(cè)開口為狹縫隙狀，周圍被齒狀的硅質(zhì)物所圍繞(圖版Ⅲ：B, D)。殼縫基本位于殼面中部，外遠縫端末梢向背側(cè)彎曲，外近縫端存在中央孔并偏向背側(cè)(圖版Ⅱ：B，D)。從殼內(nèi)面看，遠縫端終止于螺旋舌(圖版Ⅲ：E-F)，而近縫端不可見，被帽狀的硅質(zhì)結(jié)構(gòu)所遮蓋(圖版Ⅲ：B, D)。線紋單列，孔紋狹縫隙狀，孔紋的寬度從殼面中間向邊緣逐漸增加，孔紋密度30～40個/10 μm。末端具有很小的頂孔區(qū)，由1～3列橫向小孔組成，小孔有兩種形狀：一種與殼面孔紋相似呈狹縫隙狀(圖版Ⅱ：E-F)；另一種則是圓形的小孔(圖版Ⅱ：E-F)，頂孔區(qū)小圓孔內(nèi)部開口上方有袋蓋狀硅質(zhì)突出物覆蓋(圖版Ⅲ：E-F)。

3 討論

CymbellakolbeiHustedt、C.kolbeivar.angustaKrammer、C.hustedtiiKrasske和C.tridentinaLange-Bertalot, Cantonati & Scalfi四個橋彎藻種類與帕瓦拉橋彎藻具有相似的形態(tài)特征。Vigneshwaran等(2019)在發(fā)表帕瓦拉橋彎藻時已對它們之間的區(qū)別進行了仔細比較和分析(Vigneshwaran et al., 2019)，本文不再重復(fù)列表比較它們之間的區(qū)別，但是為了便于讀者更清楚地認識帕瓦拉橋彎藻形態(tài)特征，這里對Vigneshwaran等(2019)一文中表2的內(nèi)容翻譯和說明如下：帕瓦拉橋彎藻與C.hustedtii的區(qū)別在于前者腹側(cè)著生有1～2個孤點，而后者腹側(cè)沒有孤點；帕瓦拉橋彎藻的頂孔區(qū)由兩種不同形態(tài)的孔紋組成，即狹縫隙狀的與殼面孔紋相似的孔紋和圓形的孔紋組成，而C.kolbei、C.kolbeivar.angusta和C.tridentina的頂孔區(qū)都只由一種形態(tài)類型的孔紋(圓形小孔紋)組成；帕瓦拉橋彎藻無中央?yún)^(qū)，而C.kolbei、C.kolbeivar.angusta、C.tridentina存在很小的中央?yún)^(qū)。從以上比較可以看出，帕瓦拉橋彎藻具有孤點，其頂孔區(qū)由兩種類型的孔紋組成和無中央?yún)^(qū)存在是與其他相似種類相區(qū)分的獨特性狀組合。

帕瓦拉橋彎藻的模式種群是發(fā)現(xiàn)于印度的帕瓦拉河，該河是一條中等富營養(yǎng)化的河流(Vigneshwaran et al., 2019)。在本文中的帕瓦拉橋彎藻種群取樣點，我們發(fā)現(xiàn)河岸兩邊有許多福壽螺(PomaceacanaliculataLamarck)粉紅色的卵，我們推測該河流可能有較多福壽螺存在。福壽螺繁殖能力強、食量大，其分泌物和排泄物會大量進入生存的水體中，導(dǎo)致水體pH值下降從而降低光合細菌的消化速度，抑制水體中氮化合物的分解，促進水體中藻類和微生物的繁殖(胡云逸等，2021)。同時，福壽螺產(chǎn)生的污染物可隨水流形成更大范圍的污染，或在某些靜水地段發(fā)生匯集，造成嚴重的水體富營養(yǎng)化(潘冬麗等，2014)。另外，取樣河流的兩側(cè)有許多水稻田。眾所周知，水稻種植離不開N肥和P肥，其施肥量對水質(zhì)產(chǎn)生重要影響，農(nóng)戶長期施肥會造成N和P不斷積累，可導(dǎo)致周圍水體嚴重富營養(yǎng)化(李紀華等，2015)。因此，我們推測本文中的帕瓦拉橋彎藻生境是富營養(yǎng)化的水體?；谝陨闲螒B(tài)比較和生態(tài)需求相似性，我們可以充分確定本文中的帕瓦拉橋彎藻身份。本研究中，帕瓦拉橋彎藻有時具有2個孤點。孤點的存在與否，需要通過掃描電鏡觀察到其內(nèi)部開口后來確定，而實際情況是由于很多研究者在電鏡下只觀察少量標本，因此對孤點的統(tǒng)計往往不準確。基于本文的研究結(jié)果，帕瓦拉橋彎藻的孤點數(shù)量應(yīng)被修訂為每個殼面具有1～2個。

從全球來看，目前硅藻的分類仍然是基于形態(tài)學(xué)上的特征來進行，屬與屬之間及同屬之下各種類之間的區(qū)分，都越來越依賴超微結(jié)構(gòu)特征(Round et al., 1990; Hamilton et al., 2019a，b)。在橋彎藻屬種類的鑒定中，殼面形狀、中央?yún)^(qū)和線紋等形態(tài)特征，雖然在光學(xué)顯微鏡下能辨別，但殼面上的孔紋、殼縫末梢、螺旋舌和頂孔區(qū)等超微結(jié)構(gòu)，都需要通過掃描電子顯微鏡觀察來獲得清晰的認識，孤點也需要通過掃描電子顯微鏡觀察其內(nèi)側(cè)構(gòu)造來最終確認。本文增加了對帕瓦拉橋彎藻超微結(jié)構(gòu)的更多清晰認識，是世界上第二個對帕瓦拉橋彎藻的報道，并且把它的分布區(qū)域從印度擴展到了中國的湘江。