硅藻中國新記錄種
——帕瓦拉橋彎藻

龍繼艷， 劉 冰*， 周陽艷， 徐三妹,2， 陳錦華

( 1. 吉首大學 生物資源與環境科學學院， 湖南 吉首 416000； 2. 懷化師范高等專科學校 文理綜合學院， 湖南 懷化 418000 )

橋彎藻屬(CymbellaAgardh)于1830年創立(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和彎曲程度較小或平直或內凹的腹側；(2) 兩個遠縫端末梢皆向殼面背側彎曲；(3) 絕大多數種類殼面兩末端具有頂孔區；(4) 多數種類腹側有一個或多個孤點。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)發表了關于中國橋彎藻科(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。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系統，許多重要或關鍵地區水域生態系統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現。在對湘江的石附生硅藻研究中，我們發現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現地點：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；然后沖洗石頭被刷表面殘留樣品到塑料盤內；將盤內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，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顯微鏡觀察和拍照(德國徠卡光學顯微鏡和攝像頭，型號分別為Leica DM2000和Leica MC190 HD)。永久裝片保存在吉首大學標本館。掃描電鏡觀察在湖南懷化學院完成(德國卡爾蔡司場發射掃描電子顯微鏡，型號Sigma HD)。

本研究中文硅藻術語主要參照Round等(1990)推薦的相關術語，這里列出一些本文中重要的中英文術語對照和英文縮寫，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(central nodule)、頂孔區(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)、內面觀(internal view)、螺旋舌(helictoglossa, 復數helictoglossae)、光學顯微鏡(light microscope, LM)、掃描電子顯微鏡(scanning electron microscope, SEM)。

2 結果與分析

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.

光學顯微鏡觀察結果如圖版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。無中央區，中軸區窄，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。腹側有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。背側中部線紋密度每10 μm為10～12條，腹側中部線紋密度每10 μm為11～13條。孔紋細，在光鏡下難以區分。

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，腹側孤點外側有圓形開口(箭頭所示)、中央孔偏向背側(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，展示以上提到的特征; E-F. 示兩個末端細節，頂孔區由兩種形態的孔紋組成，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，腹側2個孤點的內側開口被齒狀硅質物環繞(兩箭所示)，殼縫兩內側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，展示以上提到的特征; E-F. 示兩個末端細節，注意頂端小圓孔內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部開口無覆蓋物，以及發達的螺旋舌(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 (內殼面觀)Plate Ⅲ Cymbella pavanaensis (valve internal view) (SEM)

掃描電子顯微鏡觀察結果見圖版Ⅱ和圖版Ⅲ。殼面橢圓披針形(圖版Ⅱ：A, C；圖版Ⅲ：A, C)。無中央區，腹側孤點外側開口為簡單圓形，無膜覆蓋(圖版Ⅱ：B, D)；孤點內側開口為狹縫隙狀，周圍被齒狀的硅質物所圍繞(圖版Ⅲ：B, D)。殼縫基本位于殼面中部，外遠縫端末梢向背側彎曲，外近縫端存在中央孔并偏向背側(圖版Ⅱ：B，D)。從殼內面看，遠縫端終止于螺旋舌(圖版Ⅲ：E-F)，而近縫端不可見，被帽狀的硅質結構所遮蓋(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，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)，頂孔區小圓孔內部開口上方有袋蓋狀硅質突出物覆蓋(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特征。Vigneshwaran等(2019)在發表帕瓦拉橋彎藻時已對它們之間的區別進行了仔細比較和分析(Vigneshwaran et al., 2019)，本文不再重復列表比較它們之間的區別，但是為了便于讀者更清楚地認識帕瓦拉橋彎藻形態特征，這里對Vigneshwaran等(2019)一文中表2的內容翻譯和說明如下：帕瓦拉橋彎藻與C.hustedtii的區別在于前者腹側著生有1～2個孤點，而后者腹側沒有孤點；帕瓦拉橋彎藻的頂孔區由兩種不同形態的孔紋組成，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的頂孔區都只由一種形態類型的孔紋(圓形小孔紋)組成；帕瓦拉橋彎藻無中央區，而C.kolbei、C.kolbeivar.angusta、C.tridentina存在很小的中央區。從以上比較可以看出，帕瓦拉橋彎藻具有孤點，其頂孔區由兩種類型的孔紋組成和無中央區存在是與其他相似種類相區分的獨特性狀組合。

帕瓦拉橋彎藻的模式種群是發現于印度的帕瓦拉河，該河是一條中等富營養化的河流(Vigneshwaran et al., 2019)。在本文中的帕瓦拉橋彎藻種群取樣點，我們發現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生匯集，造成嚴重的水體富營養化(潘冬麗等，2014)。另外，取樣河流的兩側有許多水稻田。眾所周知，水稻種植離不開N肥和P肥，其施肥量對水質產生重要影響，農戶長期施肥會造成N和P不斷積累，可導致周圍水體嚴重富營養化(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化的水體。基于以上形態比較和生態需求相似性，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，因此對孤點的統計往往不準確。基于本文的研究結果，帕瓦拉橋彎藻的孤點數量應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學上的特征來進行，屬與屬之間及同屬之下各種類之間的區分，都越來越依賴超微結構特征(Round et al., 1990; Hamilton et al., 2019a，b)。在橋彎藻屬種類的鑒定中，殼面形狀、中央區和線紋等形態特征，雖然在光學顯微鏡下能辨別，但殼面上的孔紋、殼縫末梢、螺旋舌和頂孔區等超微結構，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側構造來最終確認。本文增加了對帕瓦拉橋彎藻超微結構的更多清晰認識，是世界上第二個對帕瓦拉橋彎藻的報道，并且把它的分布區域從印度擴展到了中國的湘江。