硅藻中国一新记录种——泉生平片藻

袁 莉，刘祝祥*，龙继艳，徐三妹,2，刘 冰

(1 吉首大学 生物资源与环境科学学院，湖南吉首 416000；2 怀化师范高等专科学校 文理综合学院，湖南怀化 418000)

平片藻属(Tabularia)是Williams和Round于1986年建立的一个无壳缝硅藻属[1]。自从该属建立，世界各地的硅藻研究者对该属的形态特征进行了许多探索[2-5]。从这些研究结果来看，平片藻具以下鉴定特征组合：(1) 线形至披针形的壳面，壳面无壳缝；(2) 通常具较宽的中央胸骨，短且宽的壳面线纹；(3) 孔纹开口被筛板所遮拦；(4) 壳瓣末端具壳套顶孔区。根据AlgeaBase网站的统计，现接受的平片藻属种类有20种，其中绝大多数为海洋和咸水种类，少数为淡水种类[6]。

在中国，硅藻学者们对无壳缝类硅藻进行了卓有成效的探索。例如，齐雨藻等[7]在2004年出版的《中国淡水藻志(第10卷)》对中国大部分区域的羽纹类无壳缝硅藻进行了系统性的归纳整理，共收录9属164种(包括变种和变型)；李艳玲等[8]、罗粉等[9]、刘冰等[10]、Cao等[11]分别发表了采自西藏、四川、青海、湖南、江西的无壳缝硅藻新种或新记录种。在中国，关于平片藻属的报道较少，只有簇生平片藻[T.fasciculata(C. Agardh) D.M. Williams & Round][12]、覆盖平片藻[T.investiens(W. Smith) D.M. Williams & Round][13]、小型平片藻[T.parva(Kützing) Williams & Round][12]和中华平片藻(T.sinensisY. Caoetal.)[11, 14]的记录。在对湖南省洞庭湖和四大水系(湘、资、沅、澧)的硅藻多样性研究中，我们发现了一种较为独特的无壳缝硅藻，经过光学显微镜和扫描电子显微镜观察研究，确定其为T.fonticola(Hustedt) C.E. Wetzel & D.M. Williams (新拟为泉生平片藻。注：fonti来自拉丁文，泉水的意思；cola是后缀，居住的意思。故中文种名译为泉生平片藻)[15-16]。国内对Tabularia的中文译名有平片藻属[12-13]和平格藻属[14, 17-19]两种，我们遵循优先原则，选择使用平片藻属。

1 材料和方法

本研究的取样时间为2021年3月22日。硅藻样品取自洞庭湖水系的沅水主要支流之一的巫水。取样地点为湖南省绥宁县城区流段，具体的地理坐标为26°34′59″ N和110°9′19″ E，海拔300 m。在河道临岸浅水层选择表面油状物触感明显(较多硅藻附着)的石头至少5块，用牙刷把这些石头表面的棕褐色生物膜(其中主要是硅藻群落)用力刷到样品盘里，然后收集到100 mL的样品瓶中，直到体积达到约80 mL时加入70%的酒精溶液至100 mL以固定样品内的硅藻，最后拧紧瓶盖，带回实验室进一步处理。在取样的同时，用便携式水质仪(型号HQ40D)测得取样点水体温度为(13.2 ± 0.2) ℃，pH为(7.9 ± 0.1)，电导率为(99.7 ± 0.3) μs/cm。

在实验室先用10%的HCl溶解掉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%的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，重复5次得到干净的硅藻标本。利用Naphrax封片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, 型号为Leica DM3000)。永久装片保存在吉首大学植物标本馆。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泉生平片藻的主要形态学术语中英文对照和文中的英文首字母缩写如下：胸骨(sternum)、横主肋(virga)、纵细肋(vimine)、壳套顶孔区(ocellulimbus)、第一环带(valvocopula)、环带(girdle band)、连接带(pleura)、光学显微镜(light microscope, LM)和扫描电子显微镜(scanning electron microscope, SEM)。文中主要硅藻形态学术语参照Anonymous等[20]和Ross等[21]推荐的相关术语，中英文对照术语参照文献[7, 22-24]，关于前正常营养期壳体的相关术语参照Liu 等[25]的定义。

2 观察结果

泉生平片藻(图版Ⅰ, 1-14; 图版Ⅱ, 1-6; 图版Ⅲ, 1-6; 图版Ⅳ, 1-6; 图版Ⅴ, 1-6)

Tabulariafonticola(Hustedt) C.E. Wetzel & D.M. Williams 2020: 191, figs.1-22.

Basionym:FragilariafonticolaHustedt 1938: 151, figs 61-62.

光学显微镜观察(图版Ⅰ, 1-14)：壳面披针形至线性披针形，末端变尖呈宽圆或喙状，有时末端出现稍微弯曲的情况，壳面中部边缘平行，较大的披针形壳面边缘不平整，中轴区宽。壳瓣大小(测量33个标本)：长22～42 μm，宽4.1～5.2 μm。壳面线纹短，平行排列，弯曲的壳瓣末端附近的线纹略微辐射排列。线纹密度14～18条/10 μm，通常为16～17条/10 μm。

扫描电子显微镜观察(图版Ⅱ, 1-6；图版Ⅲ, 1-6；图版Ⅳ, 1-6；图版Ⅴ, 1-6)：从壳瓣外侧观看，壳面线性披针形，壳面中部边缘平行至近末端略微变尖形成钝圆或喙状，胸骨宽，线性披针形。壳面线纹短、平行排列且延伸至壳套，由横主肋和纵细肋隔开形成的近长方形的3～13个孔纹组成(统计10个壳)，孔纹开口被数条横向硅质条组成的筛板所遮拦。每个壳面仅在一端具单个唇形突，位于胸骨中央，外侧为简单的近椭圆形开口，内侧为硅质增厚的双唇形且垂直于胸骨。顶孔区位于壳瓣末端的壳套，形成下陷的壳套顶孔区，由整齐排列的圆孔纹组成，分别为5～11贯壳列和3～6横向列(统计17个壳套顶孔区形态)。壳瓣末端的壳套顶孔区与壳面线纹之间还存在1～2列圆孔纹，内外开口均简单。从壳瓣内侧观看，中央胸骨宽，呈线性披针形。横主肋增厚明显，与纵细肋形成近长方形的具筛板的孔纹，线纹平行排列。孔纹的筛板由1～9个清晰的硅质横条组成(图版Ⅲ, 5)，横条的数量自壳面近中央胸骨处的孔纹至壳套处的孔纹逐渐增加。近中央胸骨处的孔纹呈近半圆形，壳套顶孔区内面为具镶边的整齐排列的小孔。环带至少5条(图版Ⅳ, 2)，包括三种类型，第一种环带紧靠壳套，无纹饰且开放，环带内侧边缘呈细齿状与横主肋相靠，外侧边缘平滑；第二种环带中央具一列小的圆孔纹，2条；第三种环带为更小尺寸的连接带，其中一条的中央具一列圆形或长裂缝状的小孔，一条无任何纹饰。除了正常营养生长阶段的壳面外，我们还观察到泉生平片藻前正常营养期细胞的外壳面观，与正常营养期的外壳面观相比，壳套顶孔区稍微往壳面偏移(图版Ⅴ, 3-4)，顶孔区的孔纹排列不太整齐，壳面线纹结构有所不同，具体表现为：发育不完全的筛板和正常筛板同时存在，有的孔纹看起来为2个简单的小孔；有的为发育不完全的筛板填充在孔纹中间，留下2个大小不一的孔状结构；有的为正常的孔纹，多个横条组成的筛板填充在近长方形的孔纹内(图版Ⅴ, 6)；除此之外，壳面线纹与壳套顶孔区间的小孔的分布也相较于正常营养期壳面不同。

3 讨 论

泉生平片藻之前一直被认为是脆杆藻属(FragilariaLyngbye)的种类[15-16]。Vigneshwaran等[15]在2020年对其和2个相似种进行了基于光学显微镜和扫描电子显微镜观察的形态学研究，对泉生平片藻、Tabulariaangusta和T.chandolensis(H.P. Gandhi) Vigneswaran, D.M. Williams & B. Karthick重新详细地描述和修订，并将T.angusta(Hustedt) C. E. Wetzel & D.M. Williams从变种提升至种。在形态特征上，泉生平片藻与T.angusta和T.chandolensis最为相似，壳面轮廓、中央胸骨、唇形突、壳套顶孔区、线纹和孔纹等结构基本一致，壳瓣长度和线纹密度也都有重合，但不同的是，泉生平片藻的壳面宽度为4.1～5.2 μm，而另外2个分类群的壳面宽度都小于4 μm。本研究的泉生平片藻与其模式种壳面性状一致，因此，本研究的泉生平片藻的身份是能够充分确定的(表1)。遗憾的是，模式种与两相似种的筛板的精细结构没有被清晰揭示，都只是被描述为闭合的筛板，无法从文献中的图片资料和描述知道其筛板的具体结构[15-16]。本研究的泉生平片藻通过扫描电子显微镜的观察，可以清晰看到其筛板上横条的形态特征和数量，这弥补了前人对筛板结构认识的不足。

表1 本研究泉生平片藻与其模式种群和相似种类的比较

Williams等[1]建立平片藻属时，对其属下分组进行了讨论。他们根据形态学特征初步将平片藻属分为以下3组：(1) 壳面线纹双列，筛板结构简单，单个唇形突，环带多条，通常个体较小，代表种为T.barbatula和T.affinis(Kützing) Snoeijs[5]；(2) 壳面孔纹具筛板，横条硅质化严重和环带多条，代表种为覆盖平片藻；(3) 壳面具较复杂的筛板结构，例如簇生平片藻。基于超微结构的形态学研究，泉生平片藻属于以上第2组，具有筛板覆盖的孔纹，筛板由1～9个横条组成，具有强烈硅质化的横主肋和纵细肋，以及至少5条环带。查阅平片藻属相关的文献发现很少有清晰的孔纹和筛板细节图片展示。日本学者Suzuki等[26]在2015年用扫描电子显微镜下观察到了T.kobayasiiHidek. Suzuki & Mitsuishi的孔纹细节和不成熟筛板，但与本研究泉生平片藻的筛板结构不同。Sato等[4]在2008年对小型平片藻的复大孢子结构进行了详细研究。Davidovich等[5]在2010年也对簇生平片藻复杂的线纹和有性繁殖进行了详细研究。我们也观察到了泉生平片藻前正常营养期(介于初始细胞和正常营养期细胞之间的世代)的壳体形态，其孔纹具完整的筛板和不完整筛板两种形式，壳套顶孔区相较于正常营养期细胞向壳面偏移，壳套顶孔区与壳面正常线纹之间的小孔分布也不同。

平片藻属一开始只被发现和报道在海洋和咸水生境中生长，但是在2018年，Cao等[11]在鄱阳湖发现了一淡水平片藻种类——中华平片藻。而本研究中的泉生平片藻也是生活在淡水之中。因此，现在可进一步证明平片藻属是包含有海洋种类、咸水种类和淡水种类的一个硅藻属。