明晰雙肋藻(硅藻門)的超微結(jié)構(gòu)研究

莫雯惠，袁 莉，陳錦華*，徐三妹, 2，劉 冰

(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 懷化師范高等專科學(xué)校 文理綜合學(xué)院，湖南懷化 418000)

在1844年，Kützing[1]以明晰雙肋藻[Amphipleurapellucida(Kützing) Kützing]為模式種，建立了硅藻門雙肋藻屬(Amphipleura)。它是一類兩側(cè)及兩端都對稱的舟形雙殼縫類硅藻，生活在淡水中[2]。該屬的主要形態(tài)特征是具有一條明顯的中央胸骨，其在靠近兩端時(shí)分叉成兩條肋(雙肋藻屬的名稱由此而來)，然后在接近最末端處又融合，從而在殼面上形成針眼狀的結(jié)構(gòu)。由于殼縫僅存在此針眼結(jié)構(gòu)中，所以較短。因其模式種明晰雙肋藻的結(jié)構(gòu)精細(xì)，線紋密集(密度約37～40條/10 μm)，所以其標(biāo)本常被研究人員用來檢測光學(xué)顯微鏡的分辨能力[2]。根據(jù)AlgaeBase網(wǎng)站的統(tǒng)計(jì)，在世界范圍內(nèi)，雙肋藻屬在分類上公認(rèn)的種類只有10個(gè)[3]。在中國，李家英等[4]在《中國淡水藻志》系列專著中收錄了雙肋藻屬3種和1變種。但明晰雙肋藻至今沒有詳細(xì)的掃描電鏡研究，所以它的一些關(guān)鍵特征，比如其殼縫的近縫端和遠(yuǎn)縫端的形態(tài)、孔紋的結(jié)構(gòu)等尚處于未知狀態(tài)。

武陵山區(qū)跨湖北、湖南、重慶、貴州四省市，包括四省份交界地區(qū)的71個(gè)縣(市、區(qū))，目前在武陵山區(qū)已建立了19個(gè)國家級自然保護(hù)區(qū)，是中國生物多樣性研究熱點(diǎn)之一。在對武陵山區(qū)硅藻分類和多樣性研究過程中，我們收集到了一種雙肋藻的標(biāo)本，經(jīng)研究鑒定，其為明晰雙肋藻。本研究期望通過對明晰雙肋藻的詳細(xì)觀察和描述為其提供更多的超微結(jié)構(gòu)資料及新描述，同時(shí)更新讀者對雙肋藻屬和武陵山區(qū)硅藻多樣性的認(rèn)識(shí)。

1 材料和方法

本研究中，明晰雙肋藻的樣品于2021年6月24日取自湖南省會(huì)同縣廣坪鎮(zhèn)的一口水井中，取樣點(diǎn)地理坐標(biāo)為26°47′23″ N，109°36′51″ E，海拔270 m；水質(zhì)參數(shù)為：溫度(20.1±0.5) ℃，pH (7.1±0.2)，電導(dǎo)率(464±2) μS·cm-1。具體取樣方法為，選取井壁著生的水草(主要是水綿)放入250 mL的樣品瓶中，然后加入25 mL 4%的甲醛溶液固定。

實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的處理步驟為：取25 mL樣品于250 mL燒杯中，加入2倍待處理硅藻樣品體積30%的過氧化氫溶液，然后把燒杯放在加熱平臺(tái)上，在80 ℃恒溫條件下加熱6 h以氧化去掉硅藻細(xì)胞的有機(jī)物質(zhì)，然后加入5 mL 10%的稀鹽酸溶解要處理樣品中含鈣固體化合物。冷卻后，向燒杯中加入蒸餾水至250 mL，靜置至少12 h，然后用移液槍小心吸走100 mL刻度線以上的上清液，這個(gè)過程重復(fù)5次以得到干凈的硅藻標(biāo)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，型號Leica DM3000)。永久裝片保存在吉首大學(xué)植物標(biāo)本館(標(biāo)本館國際代碼JIU)。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)。用于描述和鑒定雙肋藻屬種類的形態(tài)術(shù)語參照Kützing[1]和Round等[2]，中英文對照術(shù)語參考何佳昕等[5]、劉騰騰等[6]、王婷等[7]文獻(xiàn)。

2 結(jié) 果

明晰雙肋藻(圖版Ⅰ，1～9；圖版Ⅱ，1～6)

Amphipleurapellucida(Kützing) Kützing 1844: 103, pl. 3, fig. 52; pl. 30, fig. 84; Cantonatietal. 2017: 97, pl. 68, figs 27-29

光學(xué)顯微鏡觀察(圖版Ⅰ，1～3)：殼瓣紡錘形，末端尖，不拉伸。殼瓣大小為(測量29個(gè)標(biāo)本)：長98～104 μm，寬8.1～9.7 μm。中央胸骨長而明顯，長度為69～73 μm，約占整個(gè)殼面長度的70%。中央胸骨在靠近兩端處形成針眼狀結(jié)構(gòu)，殼縫僅存在于此針眼中(圖3，兩箭所示)。線紋密集，在光學(xué)顯微鏡下難以分辨。

掃描電子顯微鏡觀察(圖版Ⅰ，4～9；圖版Ⅱ，1～6)：殼瓣紡錘形，殼面外側(cè)平坦，殼套淺，中央胸骨長且直(圖版Ⅰ，4，5)。從殼面外側(cè)看，殼縫直，近縫端和遠(yuǎn)縫端結(jié)構(gòu)相似，兩者皆略微膨大(圖版Ⅰ，6，8，9中各箭所示)。單列橫向線紋平行排列，與中央胸骨垂直；縱向線紋與橫向線紋相互垂直，孔紋外側(cè)開口縱向長度大于橫向，形狀不一，或橢圓或長方形等。橫向線紋密度為38～39條/10 μm (測量6個(gè)標(biāo)本)，孔紋密度為54～58個(gè)/10 μm。從殼面內(nèi)側(cè)看，中央胸骨明顯增厚，長且直(圖版Ⅱ，1)。螺旋舌大，水滴狀，在末端與兩條胸肋融合形成類似蠟筆夾狀結(jié)構(gòu)(圖版Ⅱ，2，3兩箭所示)；殼縫近縫端和遠(yuǎn)縫端結(jié)構(gòu)相似，兩者皆不膨大(圖版Ⅱ，4，5兩箭所示)；線紋位于相鄰兩條增厚橫肋之間，孔紋在殼面內(nèi)側(cè)開口被圓形的篩膜所覆蓋，開口的邊緣沒有鑲邊狀增厚圓環(huán)(圖版Ⅱ，5)。

3 討論和結(jié)論

明晰雙肋藻個(gè)體形態(tài)特征明顯，容易鑒定，但是本研究對更多的超微結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行了描述。從前面的描述中，可以看出明晰雙肋藻的孔紋內(nèi)外開口形狀不同，外側(cè)開口形狀不統(tǒng)一且無篩膜覆蓋，但是其縱向長度大于橫向，內(nèi)側(cè)開口為圓形且被篩膜所覆蓋；無論內(nèi)外，其近縫端和遠(yuǎn)縫端結(jié)構(gòu)都相似，但是在外側(cè)皆略微膨大，而內(nèi)側(cè)都呈直線狀，不膨大。本研究中的明晰雙肋藻標(biāo)本外形和數(shù)量性狀與參考文獻(xiàn)中的吻合[8]，其身份完全可以確定。另外，有文獻(xiàn)報(bào)道明晰雙肋藻喜歡生活在靜水或緩慢流動(dòng)的水體中，本研究中的明晰雙肋藻取自湖南會(huì)同縣一水井中，生境也與這篇參考文獻(xiàn)中的相似[2]。