管殼縫類硅藻中國新記錄屬種
——非洲南氏藻

李 朗，賴俊翔，孫 琳，梁君榮，陳長平*，高亞輝,

(1 廣西科學(xué)院廣西北部灣海洋研究中心，廣西近海海洋環(huán)境科學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南寧 530007；2 廈門大學(xué)，生命科學(xué)學(xué)院，福建廈門 361102；3 廈門大學(xué)，濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福建廈門 361102；4 廈門大學(xué)，近海海洋環(huán)境科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福建廈門 361102)

管殼縫類硅藻是一大類種類繁多的硅藻類群，目前已記錄4 000余種，主要包括菱形藻屬(NitzschiaHassall)、菱板藻屬(HantzschiaGrunow)、擬菱形藻屬(Pseudo-nitzschiaPeragallo)、雙菱藻屬(SurirellaTurpin)、馬鞍藻屬(CampylodiscusEhrenberg)等硅藻屬[1-3]。這類硅藻生活的環(huán)境多種多樣，廣泛分布于海洋、河口和淡水中。它們既可以在水體中以浮游狀態(tài)存在，又可以在各類基質(zhì)表面以附著或移動形式生活[4]。根據(jù)Round等于1990年提出的硅藻分類系統(tǒng)，具有管殼縫的硅藻類群可分為棍形藻目(Bacillariales)、棒桿藻目(Rhopalodiales)和雙菱藻目(Surirellales)[5]，但是也有學(xué)者認(rèn)為后兩者應(yīng)該合并為雙菱藻目[6]。此外，在國內(nèi)的硅藻分類學(xué)研究中，“雙菱藻目”一詞所包含的類群有很大變化。在金德祥于1978年提出的硅藻分類系統(tǒng)中，雙菱藻目泛指殼縫為管殼縫的所有硅藻類群[7]，中國淡水硅藻學(xué)者也常使用“管殼縫目(Aulonoraphidinales)”代替這一名稱[3,8]。

南氏藻屬(NagumoeaKociolek & Witkowski)是一個在海洋中主要營附生生活的寡種硅藻屬。其屬名Nagumoea取自日本齒科大學(xué)南云保(Tamotsu Nagumo)教授的姓Nagumo，以承認(rèn)他對硅藻研究的重要影響。目前南氏藻屬僅包括5個種類：淺海南氏藻(N.neriticaWitkowski & Kociolek)、非洲南氏藻(N.africanaKociolek,Witkowski & C. Archibaldia)、利文斯頓南氏藻(N.livingstonensisVan de Vijver & Kociolek)、鋸齒南氏藻(N.serrataMajewska & Van de Vijver)和瓦倫南氏藻(N.vallus(Nikolaev) Majewska & Van de Vijver)[4,9-11]。本屬細(xì)胞帶面呈矩形，殼面平坦，且相對于頂軸、橫軸皆對稱；殼縫居中，具2條等長分支；管殼縫由復(fù)雜、接合的肋突(fibulae)支撐，但無龍骨(keel)，這是本屬的典型特征。由于南氏藻屬大多數(shù)種類的細(xì)胞較小(長6.0～29.0 μm，寬1.0～2.6 μm)，在光學(xué)顯微鏡下不能確定其典型特征，因此難以準(zhǔn)確鑒定。Majewska 和Van de Vijver認(rèn)為本屬種類可能常被錯誤地鑒定為其他硅藻屬的種類[10]。例如，淺海南氏藻和瓦倫南氏藻即分別由淺海細(xì)齒藻(DenticulaneriticaHolmes & Croll)和瓦倫細(xì)齒藻[Denticulavallus(Nikolaev) Sullivan]修訂而來，并且南氏藻屬以淺海南氏藻為模式種[4,10]。

2017年，中國黃海水域大范圍地暴發(fā)了馬尾藻(Sargassumsp.)藻華，大量的馬尾藻或零散或連片地漂浮在海面上，形成“金潮”。對生活在馬尾藻上的植表生硅藻(epiphytic diatoms)進(jìn)行了研究，在其中部分站位的樣品中發(fā)現(xiàn)了非洲南氏藻。此外，我們在個別站位的底棲動物隆背黃道蟹(Cancergibbosulusde Haan)體表附生樣品中也發(fā)現(xiàn)了該種硅藻。經(jīng)查閱文獻(xiàn)，確定南氏藻屬和非洲南氏藻分別為中國硅藻的新記錄屬、種。

1 材料和方法

本研究分別于2017年3月至4月和2017年12月至2018年1月搭載“東方紅2”綜合調(diào)查船在黃海水域采集馬尾藻和底棲動物樣品，4 ℃冰箱中冷藏保存，帶回實(shí)驗(yàn)室處理。采樣水層的溫度和鹽度數(shù)據(jù)經(jīng)船載溫鹽深系統(tǒng)(CTD)測定(表1)。

表1 非洲南氏藻分布站點(diǎn)信息

為分離馬尾藻上的植表生硅藻，首先將馬尾藻樣品置于過濾(濾膜孔徑0.45 μm)后的海水中清洗，以去除馬尾藻中的雜質(zhì)；其次，用干凈的手術(shù)剪或美工刀將馬尾藻剪切為1～2 cm的組織碎片；然后將其轉(zhuǎn)移至燒杯中，加入適量過濾后的海水，這些組織碎片經(jīng)超聲波細(xì)胞破碎儀在輸出功率為300 W時處理25 s[12]；最后，利用紗布過濾，收集到的濾液即為植表生硅藻樣品。底棲動物樣品同樣經(jīng)過清洗后，利用干凈的牙刷刷取其體表的附生硅藻，裝入樣品瓶中。所有硅藻樣品均用魯格試劑固定，采用靜置沉淀方法濃縮。

在試管中將硅藻樣品和濃鹽酸(36%～38%)按1∶1至1∶3的不同體積比例(根據(jù)樣品濃度和有機(jī)質(zhì)含量)混合后，沸水浴中加熱20 min，冷卻后加滿蒸餾水，反復(fù)清洗樣品至中性。取約600 μL酸化后的硅藻樣品，用Naphrax?封片劑制成永久裝片后，使用Olympus BX51型光學(xué)顯微鏡觀察并用Olympus DP71型顯微攝影數(shù)碼相機(jī)拍照。另取10～20 μL清潔的硅藻樣品滴加至100目的碳膜銅網(wǎng)上，過夜自然風(fēng)干后，先用Hitachi HT-7800型透射電子顯微鏡觀察并拍攝，再將附有殼體的銅網(wǎng)貼合在粘有導(dǎo)電膠的鋁臺上，用JEOL JFC-1600型自動噴金儀噴金60 s后，置于JEOL JSM-6390LV型掃描電子顯微鏡樣品臺中，觀察并拍照。

2 觀察結(jié)果

根據(jù)觀察結(jié)果和文獻(xiàn)描述[4,9-10]，本研究中的硅藻標(biāo)本鑒定為非洲南氏藻。關(guān)于本種的詳細(xì)形態(tài)特征、生態(tài)習(xí)性和地理分布信息描述如下:

非洲南氏藻NagumoeaafricanaKociolek,Witkowski & C. Archibaldia in Witkowskietal. 2011: 176,figs 67-94,98

光學(xué)顯微鏡觀察：殼體帶面呈矩形(圖版Ⅰ，5)，相對于頂軸、橫軸皆對稱(圖版Ⅰ，1～4)；殼面窄橢圓形，兩端鈍圓(圖版Ⅰ，1～4)；長7.6～10.6 μm，寬1.6～1.9 μm；光鏡下很難觀察到位于殼面中央的殼縫(圖版Ⅰ，1～4)；肋突在殼面和帶面都比較明顯，呈點(diǎn)狀，10 μm內(nèi)2～6個(圖版Ⅰ，1～5)；線紋在光鏡下不可見(圖版Ⅰ，1～4)。

透射電子顯微鏡觀察：殼面呈窄橢圓形，兩端鈍圓；殼縫直、簡單，兩側(cè)各有1列相互平行的圓形孔紋，中央?yún)^(qū)處中斷；近縫端相距近，有時略微彎曲，遠(yuǎn)縫端延伸至殼套且同向彎曲；肋突粗壯，橫跨殼面，至殼緣逐漸變寬(圖版Ⅰ，6)。

掃描電子顯微鏡觀察：殼面平坦，殼套較淺，殼面與殼套之間的過渡相對陡峭(圖版Ⅰ，7、8；圖版Ⅱ，1)。從外面觀看，線紋由1個簡單的圓孔紋組成，10 μm內(nèi)33～36條。這一列圓孔紋與中軸區(qū)平行，但是在中央?yún)^(qū)中斷。殼套上存在1列孔紋(圖版Ⅰ，7；圖版Ⅱ，1)。殼縫直、簡單且居中，由兩條等長的分支組成，近縫端膨大并相互靠近，遠(yuǎn)縫端延伸至殼套并同向彎曲(圖版Ⅰ，7)；殼環(huán)帶多條，由明顯的第一環(huán)帶和幾條間插帶組成(圖版Ⅱ，1、2)。所有環(huán)帶均在其中一端斷開成開放的環(huán)帶(非閉合環(huán)帶)。第一環(huán)帶明顯，逐漸變窄成輪廓呈波浪狀的環(huán)帶內(nèi)側(cè)部分(圖版Ⅱ，2，黑色箭頭所示)；殼環(huán)帶上分布有1列在兩端中斷的圓形孔紋。從內(nèi)面觀看，殼縫簡單，呈裂縫狀，且邊緣輕微隆起，近殼縫處可見孔紋(圖版Ⅰ，8)；近縫端相距近，中央節(jié)明顯，遠(yuǎn)縫端延伸至殼套，終止了較小的喇叭舌(圖版Ⅰ，8)；肋突粗壯，橫跨殼面，邊緣處變寬(圖版Ⅰ，8)；所有標(biāo)本均無龍骨。

圖版Ⅱ 非洲南氏藻掃描電子顯微鏡下的帶面觀照片1. 1個完整的殼體，展示殼套上的單列孔紋(黑色箭頭所示)和第一環(huán)帶上的1列孔紋(白色箭頭所示)；2. 2個貼合的半殼體，注意第一環(huán)帶的邊緣呈波浪狀(黑色箭頭所示)。標(biāo)尺：2 μmPlate Ⅱ Scanning electron micrographs of girdle view of Nagumoea africana Kociolek,Witkowski & C. Archibaldia1. A whole frustule showing single rows of areolae along the valve mantles (black arrowheads) and a row of poroids on the valvocopula (white arrowheads); 2. Two bonded semi-frustules,note the undulate margins of valvocopulae (black arrowheads). Scale bars: 2 μm

生態(tài)習(xí)性：本種在海洋中營附著生活，可以附著在植物和動物等表面上。

地理分布：非洲南氏藻首次記錄于南非薩爾達(dá)尼亞灣(Saldanha Bay)沿岸的巖石水潭。本研究中的樣品采自中國黃海，為中國首次報(bào)道，也是全球第二次報(bào)道該種。

3 討 論

南氏藻屬的模式種淺海南氏藻原屬細(xì)齒藻屬(DenticulaKützing)，但Witkowski等[4]提出該種與細(xì)齒藻屬有著明顯的形態(tài)差異。基于比較，南氏藻屬與細(xì)齒藻屬最大的區(qū)別在于前者管殼縫無龍骨，而后者管殼縫有龍骨，此外，二者的肋突、孔紋和殼環(huán)帶等結(jié)構(gòu)也完全不同[3,5,13]。關(guān)于南氏藻屬的分類學(xué)地位，Witkowski等[4]認(rèn)為該屬應(yīng)暫時歸于棍形藻目。Van de Vijver和Kociolek曾分析南氏藻屬具有一些棒桿藻目的形態(tài)特征，如梯形的第一環(huán)帶，但是棒桿藻目的三葉草狀孔紋被膜是南氏藻屬所不具備的[9]。因此，將南氏藻屬納入棍形藻目是更合適的。

非洲南氏藻與南氏藻屬內(nèi)其他種在形態(tài)上的差異較為明顯(表2)。首先，與淺海南氏藻和鋸齒南氏藻相比，非洲南氏藻每條線紋僅有1個孔紋，而前兩者每條線紋分別有3至4個和4至5個孔紋[4,10]；其次，利文斯頓南氏藻的殼套上常分布有2列孔紋，而非洲南氏云藻的殼套上最多僅有1列孔紋[4,9]；然后，除非洲南氏藻和瓦倫南氏藻外，南氏藻屬其他3個種類的肋突結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，即肋突下方都具有特殊的硅質(zhì)結(jié)構(gòu)與其相連[4,9-11]；最后，雖然瓦倫南氏藻與非洲南氏藻較為相似，但前者的肋突密度較高(每10 μm內(nèi) 4～9個)、后者的肋突密度較低(每10 μm內(nèi)2～6個)[4,10-11]。本研究中，非洲南氏藻與Witkowski等[4]關(guān)于該種模式種群的描述相同，只是本研究的種群個體大小偏小(本研究中非洲南氏藻的最大長度為10.6 μm，而模式種群的最大長度為18.3 μm)；此外，本研究中非洲南氏藻的線紋密度處于模式種群的下限。

表2 南氏藻屬內(nèi)各種類特征比較

南氏藻屬是一個廣泛分布的海洋硅藻屬[4]。其中，淺海南氏藻曾記錄于北極[14]、南極、亞南極、南非和凱爾蓋朗(Kerguelen)群島等海域，并常發(fā)現(xiàn)于海藻和潛水鳥類體表[4]；利文斯頓南氏藻發(fā)現(xiàn)于南極地區(qū)沿海水塘的沉積物中；鋸齒南氏藻和瓦倫南氏藻則分別首次記錄于海草和海藻上，而后者采自日本海的偏冷水體中；本研究中，非洲南氏藻主要發(fā)現(xiàn)于海藻上，且其分布站點(diǎn)的采樣水層溫度范圍為6.5～10.4 ℃。由此可見，南氏藻屬主要在海藻和海草上營植表生生活，并且常見于較冷的海水水體中。