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Morphological Description and Taxonomy of Compsopogon sp. (Compsopogonaceae,Rhodophyta) from Guangdong Province

广东省淡水红藻弯枝藻属一种(Compsopogon sp.)的形态描述及分类地位探讨



全 文 :植物科学学报  2013ꎬ 31(6): 540~544
Plant Science Journal
    DOI:10􀆰 3724 / SP􀆰 J􀆰 1142􀆰 2013􀆰 60540
广东省淡水红藻弯枝藻属一种(Compsopogon sp.)
的形态描述及分类地位探讨
潘 鸿1ꎬ2ꎬ 杨 扬2∗ꎬ 唐宇宏3
(1. 遵义医学院公共卫生学院ꎬ 贵州遵义 563003ꎻ 2. 暨南大学水生生物研究中心ꎬ 广州 510632ꎻ
3. 遵义医学院管理学院ꎬ 贵州遵义 563003)
摘  要: 2009年 8月在广东省龙川县定南水河采集到一份弯枝藻属的标本ꎬ 其形态特征介于弯枝藻(Compso ̄
pogon caeruleus)和疏枝弯枝藻(C􀆰 sparsus)之间ꎮ 植物体株高 10~18 cmꎬ 主轴直径 180~270 μmꎬ 微收缢ꎻ
中轴细胞近球形和扁球形ꎬ 横壁收缢明显ꎬ 直径 150~200 μmꎬ 高 100~110 μmꎻ 皮层细胞 1层ꎬ 中轴细胞缢缩
处为 2~3层ꎻ 多角形或卵形ꎬ 长 25~35 μmꎬ 直径 20~25 μmꎻ 分枝直出至侧生ꎬ 某些基部细胞特化为假根ꎻ 分
枝顶端渐尖、 急尖或二叉状ꎻ 单孢子球形ꎬ 直径 10~14 μmꎮ 该标本可能为弯枝藻和疏枝弯枝藻在演化过程中的
一种过渡类型ꎮ
关键词: 形态特征ꎻ 分类地位ꎻ 弯枝藻属ꎻ 广东
中图分类号: Q949􀆰 21          文献标识码: A          文章编号: 2095 ̄0837(2013)06 ̄0540 ̄05
      收稿日期: 2013 ̄04 ̄23ꎬ 修回日期: 2013 ̄08 ̄07ꎮ
  基金项目: 国家水体污染控制与治理科技重大专项(2009ZX07211 ̄009)ꎮ
  作者简介: 潘鸿(1975-)ꎬ 男ꎬ 博士ꎬ 讲师ꎬ 从事藻类学、 河流生态修复研究(E ̄mail: ph ̄tian999@163􀆰 com)ꎮ
  ∗通讯作者(Author for correspondence􀆰 E ̄mail: yangyang@scies􀆰 com􀆰 cn)ꎮ
Morphological Description and Taxonomy of Compsopogon sp.
(Compsopogonaceaeꎬ Rhodophyta) from Guangdong Province
PAN Hong1ꎬ2ꎬ YANG Yang2∗ꎬ TANG Yu ̄Hong3
(1. School of Public Healthꎬ Zunyi Medical Universityꎬ Zunyiꎬ Guizhou 563003ꎬ Chinaꎻ
2. Institute of Hydrobiologyꎬ Jinan Universityꎬ Guangzhou 510632ꎬ Chinaꎻ
3. School of Public Policy and Managementꎬ Zunyi Medical Universityꎬ Zunyiꎬ Guizhou 563003ꎬ China)
Abstract: Compsopogon specimens were collected in Dingnanshui River from Longchuan
Countyꎬ Guangdong Province in August 2009. The morphological characters of the specimen
were similar to Compsopogon caeruleus and C􀆰 sparsus. Plants were 10 -18 cm high and
180-270 μm in diameterꎬ main axes were slight constricted. Axial cells were nearly spherical
and spheroidicꎬ 100-110 μm high and 150-200 μm in diameter. Cross wall was constricted
apparently. Cortical cells were one layered while 2 - 3 layered at constricted axial cellsꎬ
polygonal or ovoid shapedꎬ 25-35 μm longꎬ 20-25 μm in diameter. Branching horizontal and
lateralꎬ some basal cells specialized as rhizoid on the plants. Apex of branches acuminateꎬ
acute or binary. Monosporangia sphericalꎬ 10-14 μm in diameter. The specimen may be a
transitive type of C􀆰 caeruleus and C􀆰 sparsus in evolution.
Key words: Morphological charactersꎻ Taxonomyꎻ Compsopogonꎻ Guangdong
    目前世界记录的淡水红藻约有 210 多种(含
变种) [1] ꎬ 中国记录有 69 种(含变种) [2] ꎮ 淡水
红藻几乎绝大部分以固着生长的方式存在于未受
污染、 洁净清凉的泉、 溪、 河以及大型湖泊中岩
石或其他物体上[1ꎬ3ꎬ4] ꎮ 弯枝藻属 ( Compso ̄
pogon)隶属红藻门弯枝藻纲、 弯枝藻目、 弯枝藻
科ꎬ 少数种类在世界上分布较广[3ꎬ5ꎬ6] ꎬ 多分布于
热带和亚热带地区[6-8] ꎬ 有些甚至分布在北纬
50°以上的区域[4] ꎮ 由于弯枝藻属各种间和同一
种的形态、 生长发育和生活史等不同阶段形态界
限发生重叠以及描述不完整等原因[5] ꎬ 不仅造成
该属种类鉴定较为困难ꎬ 还导致对某些种的认可
产生争议ꎮ 例如ꎬ Vis 等[6]采用多形态测量及图
像分析方法对北美的弯枝藻属 7 个模式种的分析
结果认为仅为 2 个种ꎻ 而 Seto和 Kumano[9]考察
几乎全部相似类群的模式种后ꎬ 将其重新定为 3
个种ꎮ 另外ꎬ 弯枝藻(Compsopogon caeruleus)
在某些文献中被错误拼写为 C􀆰 coeruleus[1ꎬ6ꎬ10ꎬ11] ꎻ
Sheath和 Sherwood[12]认为该种与铁锈弯枝藻
(C􀆰 chalybeus)是同种异名ꎻ 而 Kumano[1]则认
为二者是 2 个不同的种ꎮ 然而ꎬ Necchi 等[13]最
新研究结果表明ꎬ 在全球广泛分布的弯枝藻属不
同种的样品间具有非常低的遗传多样性ꎬ 认为该
属为单种属ꎬ 仅有弯枝藻(C􀆰 caeruleus)1 个种ꎻ
而且还认为弯枝藻属与拟弯枝藻属 (Compso ̄
pogonopsis)属于同义词ꎮ 但施之新等[3]认为ꎬ
淡水红藻通常只生长于水体的某一特定水域内ꎬ
易造成种群间的相互孤立ꎬ 长期的生殖隔离客观
上易导致物种形成相对独立的演化途径ꎮ 因此ꎬ
对于弯枝藻属的分类还需要开展大量的研究工
作ꎬ 尤其是因为多数种类分布范围较窄ꎬ 有些种
类的分类地位还有待确认ꎮ
我国对淡水红藻的研究相对薄弱ꎬ 加之环境污
染的加剧导致多数种类处于濒危和渐危状态ꎬ 迫切
需要开展淡水红藻区系调查和系统分类等方面的研
究[2]ꎮ 笔者对采于我国广东省龙川县的一种弯枝
藻属植物进行了研究ꎬ 以期为我国淡水红藻的分类
及藻类资源研究提供借鉴和参考ꎮ
1  材料与方法
研究材料为 2009 年 8 月采自广东省龙川县定
南水河的淡水红藻样品ꎮ 植物体与其附着的岩石基
质一同置于标本瓶中ꎬ 用 4%(V / V)的甲醛溶液固
定ꎮ 植物体用石蜡包埋并徒手切片ꎬ 采用改良的霍
氏液(鲁哥氏液 ∶ 霍氏液=1 ∶ 10)将切片固定ꎬ 制
作装片ꎬ 在光学显微镜(Olympus BX51)下观察其
形态特征ꎬ 采用显微成像系统(Qimaging Micro ̄
Publisher 3􀆰 3 RTV)拍照ꎮ 标本保存于遵义医学院
公共卫生学院(SPCZYM)ꎮ
溶解氧(dissolved oxygenꎬ DO)、 电导率(e ̄
lectric conductivityꎬ EC )、 水温 ( temperatureꎬ
T)、 酸碱度(potential of hydrogenꎬ pH)、 分别采
用 YSI ̄85水质分析仪和便携式 pH 计在原位测定ꎮ
采集 1 L原水置于冰盒中(0~4℃)带回实验室ꎬ 参
照标准方法[14]测定总氮( total nitrogenꎬ TN)、 氨
氮(ammonia nitrogenꎬ NH4 ̄N)、 硝氮(nitrate ni ̄
trogenꎬ NO3 ̄N)、 总磷 ( total phosphorusꎬ TP)
及高锰酸盐需氧量 ( permanganate demandꎬ
CODMn)ꎮ
2  研究结果
2􀆰 1  植物体形态特征
经鉴定ꎬ 该淡水红藻为弯枝藻属的一个种
(Compsopogon sp.) (图 1)ꎮ 植物体疏松丛状ꎬ
高 10~18 cmꎬ 蓝绿色ꎻ 以细的基部着生石上ꎻ 主
轴直径 180~270 μmꎬ 微收缢ꎮ 中轴细胞横壁收缢
明显(图 1: A)ꎬ 直径 150 ~ 200 μmꎬ 高 100 ~
110 μmꎻ 下部呈近球形ꎬ 中上部近扁球形ꎮ 皮层
由一层细胞组成(图 1: B)ꎬ 在中轴细胞收缢处为
2~3 层ꎻ 皮层细胞多角形或近卵形ꎬ 直径 20 ~
25 μmꎬ 长 25~35 μmꎮ 分枝直出至侧生ꎬ 较稀疏ꎬ
有些分枝基部细胞特化为假根状(图 1: C、 D)ꎬ
有些分枝基部变细ꎬ 分枝顶端渐尖(图 1: E)、 急
尖(图 1: F)ꎬ 或二叉状(图 1: G)ꎮ 单孢子球形ꎬ
直径 10~14 μm(图 1: H)ꎮ
采集地: 广东省龙川县定南水河 (N24° 41′
55″ꎬ E115°11′22″)ꎮ 中等流速ꎬ 水质理化数据见
表 1ꎮ
采集时间: 2009-08-07ꎮ
采集人: 潘鸿、 陈纯兴、 李建ꎮ
标本编号: DNS090807 ̄Eꎮ
2􀆰 2  相似种形态比较
本研究采集的标本与国内外报道的弯枝藻
(C􀆰 caeruleus)[1ꎬ3ꎬ6]和疏枝弯枝藻(C􀆰 sparsus)[1ꎬ15]
在形态特征上均具有较高的相似性ꎮ 其比较结果见
表 2ꎮ
145  第 6期        潘 鸿等: 广东省淡水红藻弯枝藻属一种(Compsopogon sp.)的形态描述及分类地位探讨
A B
C D
E
FG H
50 μm
50 μm
50 μm
50 μm
50
μm
Rh
Rh
Rh
Mo
20 μm
20 μm
A: 纵切片ꎬ 示中轴细胞ꎻ B: 横切片ꎬ 示皮层细胞数ꎻ C: 分枝基部细胞特化ꎬ 示假根ꎻ D 为假根局部放大ꎻ E~G: 小分
枝末端ꎻ H: 单孢子ꎮ Rh: 假根ꎻ Mo: 单孢子ꎮ
A: Longitudinal section of specimenꎬ showing axial cellꎻ B: Transverse section of specimenꎬ showing layer of cortical
cellꎻ C: Basal cell specialization of branchesꎬ showing rhizoidꎻ D: Partical enlarged drawing of rhizoidꎻ E-G: Terminal
of branchesꎻ H: Cortical cellꎬ showing the monosporangia. Rh: Rhizoidꎻ Mo: Monosporangia.
图 1  定南水河弯枝藻属一种(Compsopogon sp.)的形态特征
(图片由唐宇宏按采集的 DNS090807 ̄E标本制作拍摄)
Fig􀆰 1  Morphological characters of Compsopogon sp. from Dingnanshui River
(photographed by Yu ̄hong TANG from the H􀆰 PAN et al􀆰 DNS090807 ̄E)
245 植 物 科 学 学 报 第 31卷 
表 1  标本采集地水质理化参数
Table 1  Physicochemical parameters of water at the sample site
理化参数
Physicochemical parameters
参数值
Value
理化参数
Physicochemical parameters
参数值
Value
酸碱度
Potential of hydrogen (pH) 7􀆰 4
氨氮
Ammonia nitrogen (NH4  ̄N)
0􀆰 08 mg / L
水温
Temperature (T) 29􀆰 8℃
硝氮
Nitrate nitrogen (NO3  ̄N)
1􀆰 11 mg / L
溶解氧
Dissolved oxygen (DO) 8􀆰 9 mg / L
总磷
Total phosphorus (TP) 0􀆰 04 mg / L
电导率
Electric conductivity (EC) 88 us / cm
高锰酸盐需氧量
Permanganate demand (CODMn)
4􀆰 18 mg / L
总氮
Total nitrogen (TN) 2􀆰 06 mg / L
表 2  弯枝藻(C􀆰 caeruleus)、 疏枝弯枝藻(C􀆰 sparsus)和定南水河标本的形态特征比较
Table 2  Comparison of morphological characteristics among the C􀆰 caeruleusꎬ
C􀆰 sparsus and specimen from Dingnanshui River
形态特征
Morphological
characteristic
弯枝藻
C􀆰 caeruleus[1ꎬ3ꎬ6]
疏枝弯枝藻
C􀆰 sparsus[1ꎬ15]
定南水河标本
Specimens of Compsopogon
from Dingnanshui River
植物体
Plants
株高达 10~80 cm
主轴直径 130~3000 μm
株高 15~20 cm
主轴直径达 300 μm
株高 10~18 cm
主轴直径 180~270 μm
中轴细胞
Axial cells
近球形或扁球形ꎬ 基部横壁收缢ꎮ
直径为高度的 3~8倍
扁球形ꎬ 横壁收缢ꎮ
直径 240~250 μmꎬ 高 200 μm
近球形和扁球形ꎬ 横壁收缢ꎮ
直径 150~200 μmꎬ 高 100~110 μm
分枝
Branches
直出至侧生ꎻ 上部常具互生或二
叉分枝的小枝
水平伸出ꎬ 顶端常皱缩成弯曲状ꎻ
上部小分枝少ꎮ
直出至侧生ꎬ 有些顶端皱缩成弯曲状ꎻ
上部常具互生或二叉分枝的小枝
皮层细胞
Cortical cells
2~3层ꎻ 多角形ꎬ 长 15~36 μmꎬ
直径 10~27 μm
1层ꎻ 多角形或近卵形ꎬ
长 20~40 μmꎬ 直径 20~30 μm
1层ꎻ 中轴细胞缢缩处为 2~3 层ꎻ 多角形
或卵形ꎬ 长 25~35 μmꎬ 直径 20~25 μm
单孢子
Monosporangia 球形ꎻ 直径 12~20 μm 未见 球形ꎬ 直径 10~14 μm
3  讨论
弯枝藻属种类的生活史相对较长ꎬ 不同时期的
形态特征存在一定的差异[5]ꎮ 此前发表的文献中ꎬ
研究人员多依据采集到的样品进行形态描述ꎬ 因
此ꎬ 某些不同的种可能会因为描述的具体界限发生
重叠或相同的物种在不同生长时期的形态差异而出
现分类错误[5]ꎮ 据有关资料ꎬ 该属在世界上报道
有 22个种(含变种)ꎬ 但仅有 13 个种和 4 个变种
被认可[16]ꎮ 然而ꎬ Necchi 等[13]的最新研究结果
却认为ꎬ 全球广泛分布的弯枝藻属不同种的样品间
遗传多样性较低ꎬ 很可能是因为这些种类对生境条
件的广泛耐受性和无性孢子的繁殖方式所致ꎮ 但淡
水红藻常因只生长于水体的某一特定水域内ꎬ 易形
成长期的生殖隔离ꎬ 从而在客观上易导致物种形成
相对独立的演化途径[3]ꎮ 因此ꎬ 对于弯枝藻属的
分类还需要开展大量的研究工作ꎮ
依据现有的记录[2ꎬ3]ꎬ 分布于中国的弯枝藻属
仅有 4种ꎮ 谢树莲等[15]依据分枝的稀疏程度、 伸
出方式、 基部及顶端形态特征ꎬ 皮层细胞层数特征
等将疏枝弯枝藻与弯枝藻相区别ꎮ 但本研究所采集
的标本在植物体大小、 中轴细胞横壁特征、 分枝基
部和顶端特征、 皮层细胞形态特征等方面与疏枝弯
枝藻相似ꎻ 而中轴细胞形态、 分枝方式及伸出方
式、 上部小分枝数量等特征与弯枝藻相似ꎮ 弯枝藻
在国内外分布较广ꎬ 我国的山西(太原、 清徐、 平
定)、 江西、 广西(阳朔)、 福建和湖北(随州)等地
均有分布ꎬ 而疏枝弯枝藻仅见于广西的百色地
区[3]ꎮ 本研究样品的采集地定南水河为流经江西
定南县而进入广东境内的河流ꎬ 表明定南水河样品
与弯枝藻的亲缘关系可能较为接近ꎮ 但其皮层细胞
为 1层、 分枝稀疏的特征与疏枝弯枝藻更接近ꎮ 因
345  第 6期        潘 鸿等: 广东省淡水红藻弯枝藻属一种(Compsopogon sp.)的形态描述及分类地位探讨
此ꎬ 我们推测定南水河标本可能为弯枝藻和疏枝弯
枝藻在演化过程中的一个过渡类型ꎬ 但尚需从分子
生物学层面开展进一步的研究证明ꎮ
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04 ̄18.
(责任编辑: 张 平)
445 植 物 科 学 学 报 第 31卷