硅藻中国新记录种——比提基金长篦藻

周阳艳，刘 冰，袁 莉， 莫雯惠，陈锦华

(吉首大学 生物资源与环境科学学院，湖南吉首 416000)

Pfitzer在1871年建立了硅藻的长篦藻属(Neidium)[1]。根据Cantonati等[2]最新的研究报道，长篦藻属的鉴定特征包括其舟形的壳瓣外形、向相反方向弯曲的两近缝端、呈叉状分枝的两远端壳缝末梢、三角形顶盖、靠近壳面边缘的纵向管以及某些孔纹内部开口四周的豆状突出物。细篦藻属(Neidiopsis)[3]和长篦形藻属(Neidiomorpha)[2]与长篦藻属密切相关且形态相似，Cantonati等[2]阐述了它们三者之间的区别，指出细篦藻与长篦藻的区别在于：前者具有直或同向弯曲的两近缝端、简单弯曲的远缝端末梢(不呈叉状分枝)和靠近中轴区的部分双列线纹，但是没有纵向管和豆状突出物(后者具有)；长篦形藻与长篦藻的区别在于：前者具有两个小且简单的中央孔并略微弯向初生侧，简单弯曲的两远缝端末梢(不呈叉状分枝)，但是没有纵向管和豆状突出物(后者具有)。细篦藻和长篦形藻的区别在于前者具有靠近中轴区的部分双列线纹而后者的线纹全部是单列的，前者在壳面上有纵向无纹带而后者没有，后者在壳套内具有纵向穴孔而前者没有。从分类上承认的种类数量来看，长篦藻属有199种，细篦藻属有8种，长篦形藻属5种[4]，可见长篦藻属的种类最多。长篦藻是分布非常广泛的淡水硅藻类群，但是它们种群的个体丰度往往不高[5]。

在中国，众多学者[6-9]对以上3个属进行了研究，取得了卓有成效的成果，特别是刘琪等[9]对若尔盖地区的长篦藻研究表明中国具有非常丰富的长篦藻物种多样性。在对湖南东洞庭湖国家级自然保护区的附沙生和泥生底栖硅藻的研究过程中，我们发现一种个体巨大的长篦藻，经过光学和扫描电子显微镜的详细研究，确定其为比提基金长篦藻(NeidiumbeatyiHamiltonetal.)[10]，并经过文献查阅，进一步确定其是一个中国新记录硅藻种类。

1 材料和方法

本研究的硅藻样品于2019年4月20日采自于湖南省东洞庭湖国家级自然保护区内。取样方法为：选择邻接水体的黄褐色土壤，每次刮取少许表层1～2 mm深度的土壤放入100 mL的样品瓶中，每个样点刮取不少于10次，刮取的表层土壤总体积不超过20 mL。取好后用70%的酒精固定，然后密封带回实验室处理。

在实验室先用10%的HCl溶解掉要处理样品中含钙的固体化合物，然后加入2倍要处理硅藻样品体积的30% H2O2溶液，在80 ℃恒温条件下加热6 h以氧化去掉硅藻细胞的有机物质，然后加入蒸馏水，静置12 h后吸去上清液。这个过程重复5次以得到干净的硅藻标本。利用Naphrax®封装剂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)。永久装片共11张保存在吉首大学植物标本馆，编号分别为JSUD2021-0001至0011。扫描电镜观察在湖南怀化学院完成(德国卡尔蔡司场发射扫描电子显微镜，型号Sigma HD)。

本研究中用于描述和鉴定长篦藻属种类的最重要形态学术语中英文对照和文中的英文首字母缩写解释如下：佛氏缺刻(Voigt fault or Voigt discontinuity)是指壳面线纹在靠近胸骨处中断的位置，该位置总是位于壳面的次生侧(图版Ⅰ, 1, 两箭所示)。纵向线(longitudinal line)是指壳面靠近边缘的纵向肋状线条结构(图版Ⅱ, 3和5, 箭所示)，其下面是位于细胞内部的纵向管(longitudinal canal)。三角形顶盖(lacinia, 复数laciniae)[11]是指位于壳面末端的三角形硅质袋盖物(triangular apical silica flap, 图版Ⅱ, 4和6, TAF所示)。豆状突出物(renilimbus, 复数renilimbi)[11]是指壳内面某些孔纹开口的四周生长的豆状突出物(图版Ⅲ, 6, 4箭所示)。光学显微镜(light microscope, LM)。扫描电子显微镜(scanning electron microscope, SEM)。本研究硅藻形态学术语参照Ross等[12]推荐的相关术语，中英文对照术语参照文献[13-16]。

2 观察结果

比提基金长篦藻(图版Ⅰ, 1-5; 图版Ⅱ, 1-6; 图版Ⅲ, 1-6)

NeidiumbeatyiHamiltonetal. in Hamiltonetal. 2019: 46, figs 2-18

2.1 光学显微镜和扫描电子显微镜观察

光学显微镜观察(图版Ⅰ, 1-5)：壳瓣线性椭圆至线性披针形，壳瓣末端伸长，弱箭头状。壳面大小为(测量11个标本)：长125～191 μm，宽22～28 μm。靠近壳面两边缘，分别有3～5条纵向线存在。从壳面中部到末端，中轴区线性椭圆形。佛氏缺刻明显存在，位于壳面次生侧(图版Ⅰ, 1, 两箭所示)。壳缝丝状，其两近缝端呈钩状，向相反方向弯曲；远缝端在光学显微镜下难以分辨。中央区略呈椭圆形，约占壳面宽度的1/3到1/2。线纹一直连续延伸到壳套，在大部分壳面上呈倾斜排列，只有在两末端处略呈会聚状排列。孔纹明显，点状。中部线纹密度为16～18条/10 μm，孔纹密度为14～18个/10 μm。

图版Ⅰ 比提基金长篦藻光学显微镜图(×630)1-5. 5个壳瓣展示一个按大小递减排列的系列，注意线性椭圆至线性披针形的壳瓣轮廓，明显存在的佛氏缺刻(图1, 两箭所示)，向相反方向弯曲的两近缝端，斜列的线纹，沿着两壳面边缘排列的纵向线(图2, 两箭所示)，以及弱箭头状的末端(图3和4, 两箭所示)。标尺=20 μmPlate Ⅰ Neidium beatyi, LM(×630)Figs.1-5. Five valves showing a diminution series, note linear-elliptical to linear-lanceolate valve outlines, distinct voigt faults (Fig.1, two arrows), proximal raphe ends deflexed in opposite directions, oblique striae, longitudinal lines along both valve margins (Fig.2, two arrows), and weakly sagittate apices (Figs.3-4, two arrows). Scale bar = 20 μm

扫描电子显微镜观察(图版Ⅱ, 1-6；图版Ⅲ, 1-6)：线性椭圆至线性披针形(图版Ⅱ, 1; 图版Ⅲ, 1)。壳面扁平，中轴区线性椭圆形；壳缝直，在壳缝两侧有增厚的硅质脊(图版Ⅱ, 2中4箭头所示)，近缝端向相反方向弯曲，由于在壳面顶端处形成一个三角形的顶盖(图版Ⅱ, 4和6中TAF所示)，使得远缝端末梢显现为叉状分枝。靠近壳面两边缘，分别有3～5条纵向线存在(图版Ⅱ, 3和5中箭所示)。从壳内面看，壳套较深(图版Ⅲ, 3)。两个中央螺旋舌互连成一略呈波状的条形中央结(图版Ⅲ, 2中两箭所示)。末端螺旋舌发达，形成回卷状突出物(图版Ⅲ, 4和5中箭所示)。孔纹内侧开口完全被膜覆盖，某些孔纹开口周围着生4～7个豆状结构物(图版Ⅲ, 6中4箭所示)。

图版Ⅱ 比提基金长篦藻扫描电子显微镜图，壳外面观1. 一个完整的壳瓣；2. 示图1的中部细节，注意略呈椭圆形的中央区，近缝端向相反方向弯曲以及壳缝两侧增厚的硅质脊(4箭头所示)；3-4. 示图1的一末端细节，注意5条纵向线(图3中箭所示)、远缝端形成叉状末梢和三角形的顶盖(图4中TAF所示)；5-6. 示图1的另一末端细节，注意5条纵向线(图5中箭所示)、远缝端形成叉状末梢和三角形的顶盖(图6中TAF所示)Plate Ⅱ Neidium beatyi, SEM, valve external viewFig.1. A complete valve; Fig.2. Middle part detail of Fig.1, note ca. elliptical central area, proximal raphe ends deflexed in opposite directions, and thickened ridges along each side of the raphe (four arrowheads); Figs.3-4. One apical details of Fig.1, note five longitudinal lines (Fig.3, arrow), distal raphe ends forming forked two fissures, and triangular apical flap (Fig.4, TAF). Figs.5-6. The other apical details of Fig.1, note five longitudinal lines (Fig.5, arrow), distal raphe ends forming forked two fissures, and triangular apical flap (Fig.6, TAF)

图版Ⅲ 比提基金长篦藻扫描电子显微镜图，壳内面观1. 一个完整的壳瓣；2. 示图1的中部细节，注意略呈椭圆形的中央区和两个中央螺旋舌互连成略为波状的中央结(图2中两箭所示)；3-4. 示图1的一末端细节，注意发达的末端螺旋舌(图4中箭所示)；5. 示图1的另一末端细节，注意发达的末端螺旋舌(图5中箭所示); 6. 孔纹细节，注意孔纹在内侧被膜完全覆盖和一些孔纹周围着生的豆状突出物(图6中4箭所示)Plate Ⅲ Neidium beatyi, SEM, valve internal viewFig.1. A complete valve; Fig.2. Middle part detail of Fig.1, note ca. elliptical central area and connected two central helictoglossae forming slightly wavy central nodule (Fig.2, two arrows); Figs.3-4. One apical details of Fig.1, note strongly developed distal helictoglossa (Fig.4, arrow). Fig.5. The other apical details of Fig.1, note strongly developed distal helictoglossa (Fig.5, arrow). Fig.6. Detail of areolae, note areolae occluded internally by hymens and bean-shaped structures (Fig.6, 4 arrows)

2.2 比提基金长篦藻与相似种类的比较

比提基金长篦藻是Hamilton等[10]于2019年发表的新种。由于它的个体特别大，而且其细胞壁由于强烈硅质化而显得很粗壮，因此，即使在光学显微镜下也容易鉴定出该种类。为更清楚地认识相关种类的形态特征，我们对与比提基金长篦藻相似的几个种类进行了比较(表1)。本研究采自东洞庭湖的比提基金长篦藻标本与其模式种群的形态特征和数量性状都是吻合的，因此，比提基金长篦藻的身份足以确定。比提基金长篦藻和若尔盖长篦藻相似，但是后者的壳面两侧是平行的而前者壳面从中部逐渐变窄(所有标本的壳面两侧皆不平行)，且前者的细胞比后者要大许多(表1)，可见两者不可能是同一个种。虹彩长篦藻是长篦藻属中最长的种类之一，Hamilton等[17]于2019年对其进行仔细研究，确定其只有一条纵向线，这是它除了细胞大小和形状之外，区别其他种类的一个重要特征。由于比提基金长篦藻具有3条以上的纵向线，加上要比虹彩长篦藻小许多，因此，比提基金长篦藻与虹彩长篦藻也容易区分。

表1 比提基金长篦藻与相似种类的比较

3 讨 论

长篦藻属、细篦藻属和长篦形藻属三个属关系非常密切且形态相似，它们之间的区别在前言中已阐述。从全球来看，目前硅藻的分类仍然是基于形态学上的特征来进行，不仅属与属之间的区分，而且同属的种类之间的区分，都越来越依赖超微结构特征[5, 10, 17]。在长篦藻属种类的鉴定中，佛氏缺刻、近缝端的形态、纵向线三个特征明显，即使在光学显微镜下也能辨别；但是壳面末端的三角形硅质顶盖、远端壳缝末梢的形态特征及壳面内部的两个中央螺旋舌的结构和孔纹周围豆状突出物等超微结构特征，都需要扫描电子显微镜观察才能获得清晰的认识。本研究是比提基金长篦藻全球的第二次报道，把它的分布区域从加拿大扩展到了中国的洞庭湖。本研究对比提基金长篦藻全面且详细的形态观察，不仅是对该种作为一独立物种的支持，也为国内研究者提供了有用的参考资料。