长期以来, 大型海藻的分类主要以成熟植株为研究对象, 因为繁殖特征是判断不同物种的主要手段, 因此要求样品收集时间最好与繁殖季节相关联。同时受潮汐影响, 繁殖季节的采样时间受到极大限制。因此, 学者们不断探索新的分类方法, 如分子系统学方法等(Boedeker et al, 2016; Ancona-Canché et al, 2017), 尝试探讨不同生长时期的准确物种鉴定(Boo et al, 2016; Kawai et al, 2016)。然而, 针对那些个体小且质地纤弱的类群, 存在生物量小、常与其他生物混生、保存难度大等特点, 影响了分子方法的应用。到目前为止, 基于分子方法对这些类群的研究报道并不多见(Zuccarello et al, 2010)。在这种情况下, 实验学方法仍不失为一种有效的物种鉴定方法, 它既可作为形态分类学的有益补充, 也能为分子方法提供纯净可靠的分析样品, 而且不受生长季节的限制, 是分类学发展的一个重要方向(邓蕴彦, 2010)。

我国北部沿海进入秋季后, 一年生大型海藻繁殖后藻体开始腐烂, 海区藻类种群少见, 给分类学研究造成了困难。秦皇岛作为我国渤海典型的大型海藻分布区, 其资源丰富, 在我国大型海藻区系中占有比较重要位置。过去学者做了一些工作(隋战鹰等, 1995; 曾呈奎, 2009; 刘正一等, 2011; 安鑫龙等, 2019), 但仍存在许多待完善之处, 特别是对冬春季节的类群了解较少。因此, 本课题组人员于2021年秋季从秦皇岛海域采集石花菜样品进行实验室培养, 希望了解其藻体附生其他季节大型海藻的情况。

石花菜(Gelidium amansii)隶属于红藻门(Rhodophyta)、石花菜目(Gelidiales)、石花菜科(Gelidiaceae)、石花菜属(Gelidium), 为扁平状藻体, 直立丛生, 4~5次羽状分支(曾呈奎, 2009)。石花菜广泛分布于太平洋和大西洋的暖流沿岸, 属暖温性海藻, 并且经研究表明其生长最适温度为20~28 ℃ (蔡清海等, 2001)。将实验室的恒温培养箱调节至石花菜生长适宜条件, 然后对其进行培养, 期间每日观察石花菜以及附生类群生长情况。通过一段时间的室内培养, 获得了多种其他类群的大型海藻, 现予以报道。

1 材料与方法 1.1 实验材料

样品于2021年9月7日采自河北省秦皇岛海域, 在实验室用海水在室温下充气暂养一周。

培养海水: 用海水素(江西盐通科技有限公司)配制成盐度为30的人工海水, 高压蒸汽灭菌静置冷却待用。

1.2 实验仪器与试剂

仪器: 体视显微镜、正置荧光显微镜、盐度计、恒温培养箱等。

试剂: 蒸馏水、人工海水。

1.3 研究方法 1.3.1 实验设计

将暂养的鲜活石花菜放置于恒温培养箱中, 培养条件为25 ℃、光照强度75 μE/(m²·s)、光暗周期12 h︰12 h (L︰D)、盐度为30的人工海水, 期间每日观察并记录石花菜以及附生藻生长情况(图 1)。

1.3.2 外形特征比较

观察比较藻体大小、形状、颜色、藻体外形轮廓、主轴及分枝特征等, 并且拍照记录。

1.3.3 显微观察以及数据测量

将新鲜材料压片, 放置解剖显微镜下观察与拍照。观察固着器、主枝、分枝、端枝的形态特征、细胞形状、生殖器官、基部附着情况等, 并拍照记录。测量细胞的长、宽、壁厚等数据并记录。

1.3.4 物种鉴定

通过上述的特征比对及相关数据比较, 结合文献鉴定物种。

2 鉴定结果 2.1 浒苔(见图 2)

Enteromorpha (Ulva) prolifera (Müller) Agardh, 1883: 129; 丁兰平、栾日孝, 2009: 70; 丁兰平, 2013: 54; Ding et al, 2014: 30-31; 丁兰平, 2022: 30-33.

特征描述: 藻体亮绿色, 丛生, 单条或有较少分枝。主丝体较粗, 分枝较细。直立丝体靠近基部的部分较细, 然后到中部直径逐渐增粗, 由中部向上渐细, 幼小分枝有单列细胞, 多数为多列细胞。整个藻体细胞排成纵列或不规则排列。表面观, 细胞呈椭圆形、方形或不规则形状, 色素体不充满。藻体下部直径45~95 μm, 中部直径30~100 μm, 上部直径10~45 μm。细胞长10~30 μm, 宽10~30 μm。

模式标本产地: 丹麦洛兰岛(Lolland, Denmark)

国内地理分布: 中国南北各海区。

国外地理分布: 俄罗斯千岛群岛、库页岛, 日本, 欧洲沿海等。

2.2 苍白刚毛藻(见图 3)

Cladophora albida (Nees) Küetzing, 1843: 267; 滕林宏, 2011: 50~51; 丁兰平, 2013: 96; Na et al, 2017: 175~182.

特征描述: 藻体黄绿色或深绿色, 丛生, 分枝多纠缠在一起。藻体基部具有固着器固着于基质上, 直立丝体较粗, 多分枝, 分枝较细, 不规则, 互生, 侧生或对生, 夹角小于90°。主丝体由下向上渐细, 部分小枝弯曲, 枝端钝圆或微尖。主丝体细胞长80~ 320 μm, 宽18~50 μm, 长度为宽度的3~9倍, 壁厚6~15 μm; 分枝细胞长80~250 μm, 宽15~40 μm, 长度为宽度的3~9倍, 壁厚4~10 μm; 小枝细胞长80~200 μm, 宽15~35 μm, 长度为宽度的3~6倍, 壁厚1.5~6.0 μm。游孢子囊由藻体上部营养细胞形成, 游孢子从位于细胞顶部一侧的放散口释放。

模式标本产地: 英格兰(England)

国内地理分布: 辽宁、河北、浙江、海南。

国外地理分布: 朝鲜半岛、日本、地中海、大西洋、美国太平洋海岸等。

2.3 日本新管藻(见图 4)

Neosiphonia japonica (Harvey) Kim et Lee, 1999: 221; 夏邦美, 2011: 137.

特征描述: 藻体单生, 主枝基部径150~400 μm, 分枝基部径50~130 μm, 向上为不规则叉状分枝, 下部腋角开展, 中上部腋角渐狭, 枝顶较尖。顶细胞往下开始发生毛丝体, 毛丝体与顶细胞附近数细胞无色。围轴管4个。关节长宽比, 基部为0.3~2.5倍, 中部为0.6~2倍, 末位枝为0.4~1倍。

模式标本产地: 日本, Shinmaiko, Owari省

国内地理分布: 黄渤海、东海到南海均有分布。

国外地理分布: 朝鲜半岛及日本的太平洋海岸。

2.4 茎丝藻小枝变型(见图 5)

Stylonema alsidii (Zandardini) Drew f. ramosum Zheng et Li, 2009: 41; Kornmann, 1984: 207~224; Hawkes, 1988: 327~336; 栾日孝、栾淑君, 2005: 1~4; Kikuchi et Shin, 2011: 122–131; Zuccarello et al, 2011: 627~637; West et al, 2012: 255~270.

特征描述: 藻体紫红色, 附生, 丝状。基部为一胶质的盘状固着器。在此藻丝上方发生多回双叉式分枝, 藻丝浓密, 呈双叉式。在藻体的主枝和分枝处长有许多单列的小枝。藻丝最初是单列细胞, 之后会出现不规则的多列细胞。基部胶质膜较厚, 越上则逐渐变薄, 在最末分枝处最薄。藻体下部明显比上部粗。许多分枝上部细胞排列松散, 在顶端单列细胞发生分裂膨大, 形成两列或多列细胞, 之后长出单列小枝。小枝细胞排列紧密, 呈方形。在许多分枝的某些部位细胞直接从细胞壁处向外顶出, 发育为新的分枝。在主枝及分枝上不规则地长出许多小枝后, 小枝还可以再进行分枝。下部直径为23~80 μm, 胶质膜7~25 μm, 细胞直径5~20 μm; 中部直径为7.4~40 μm, 胶质膜2~7 μm, 细胞直径4.8~14.7 μm; 上部直径为10~30 μm, 胶质膜1.6~5.5 μm, 细胞直径6~17 μm; 小枝直径11~30 μm, 胶质膜1~4.7 μm, 细胞直径4.6~18 μm。细胞形状不规则, 椭圆形或方形, 在同一个丝体分枝中, 由于细胞分裂速度不同, 导致其上下细胞形状往往不同。色素体星状, 淀粉核1个。

模式标本产地: 山东省青岛市黄岛区金沙滩

国内地理分布: 河北秦皇岛, 山东青岛, 我国特有种类。

2.5 丛出旋体藻(见图 6)

Audouinella daviesii (Dillwyn) Woelkerling, 1971: 28, figs. 7, 22; 栾日孝等, 1996: 299; 曾呈奎, 2005: 18.

特征描述: 藻体紫红色, 微小, 丛生, 高0.3~ 1.4 mm。附着在其他藻体表面。主丝体分枝不规则, 互生, 侧生或对生, 分枝比主丝体细, 枝顶钝圆。细胞形状呈圆柱形。主丝体下部细胞长11~19 μm, 宽6.5~12 μm, 长是宽的2~3倍; 中部细胞长11.5~25 μm, 宽5.4~9 μm, 长是宽的1.7~4倍; 靠近顶部以及分枝细胞长10~27 μm, 宽5~9 μm, 长是宽的2~4倍; 小枝细胞长7~18 μm, 宽6~9 μm, 长是宽的1.1~2.6倍; 顶细胞长9~20, 宽5.5~7.6, 长是宽的1.6~3.4倍。细胞内有一个星状色素体, 淀粉核1~2个。

模式标本产地: 爱尔兰(Ireland)

国内地理分布: 辽宁、河北、山东、江苏、浙江、福建。

国外地理分布: 英国、法国、丹麦、俄罗斯远东地区、加那利群岛、南非、日本等。

2.6 旋体藻(见图 7)

Auduinella sp. Bory, 1823: 340; 栾日孝, 1993: 72; 曾呈奎, 2005: 11.

特征描述: 藻体粉红色, 微小, 高1~2 mm。基部由基细胞以及匍匐丝体组成, 附着于其他藻体表面。基细胞3个左右, 长70~100 μm, 宽39~43 μm。直立丝体着生于匍匐丝体上, 分枝不规则, 互生, 中上部分枝, 分枝少, 部分主丝体不分枝, 由下到上渐细, 细胞上部膨大产生分枝, 分枝短, 细胞小; 主丝体靠近下部细胞中间缢缩明显, 细胞较短, 细胞连接处膨大, 长度50~80 μm, 宽15~23 μm, 长为宽的3~3.6倍; 中部细胞中间缢缩不明显, 细胞上端膨大, 细胞长度50~85 μm, 宽度12~16 μm, 长为宽的3.5~6倍; 靠近顶端细胞小, 长度20~60 μm, 宽13~20 μm, 长是宽的1.3~5倍, 缢缩情况以及两端膨大情况不明显; 分枝细胞长20~50 μm, 宽12~18 μm; 小枝细胞长15~ 45 μm, 宽9~15 μm, 长是宽的1~2倍; 顶细胞长10~40 μm, 宽10~18 μm。主丝体较粗, 小枝细, 由1~4个细胞组成, 有的小枝侧端有透明毛伸出, 主丝体以及分枝顶端钝圆。

2.7 丝状鞘丝藻(见图 8)

Lyngbya confervoides Agardh, 1824: 73; 夏邦美, 2017: 100.

特征描述: 藻体为细小的丝状体, 蓝绿色, 高2.5cm。附着在其他藻体上, 藻体直立或弯曲, 许多丝体成束聚集在一起。藻体部分中空呈透明状, 胶质鞘透明, 厚1~4 μm, 藻丝直径9~16 μm, 不同大小藻丝直径不同, 细胞扁圆形, 宽11~14 μm, 长1.8~3 μm, 长是宽的1/7~1/4倍。相邻两细胞横壁处无缢缩, 藻丝的末端不逐渐变细, 顶端细胞的游离端钝圆, 无冠状形态。

模式标本产地: 西班牙(Probaby Cádiz)

国内地理分布: 我国华北海岸一带几乎到处可见。

国外地理分布: 欧洲、美洲、亚洲、非洲等地沿海。

3 讨论

大型海藻中具有许多丝状、线状、微管状的类群, 其藻体一般小型且质地纤弱, 结构相对简单, 因此常常以附生的形式出现。虽然其个体数量多但生物量却较小, 在野外采集过程中也常常难以准确辨认。同时, 纤弱的质地导致离水后不久其藻体开始变色降解而难以即时保存。这给当前基于分子生物学方法鉴定物种带来了困难。为了解决这些问题, 本文尝试通过实验分类学方法研究了采集于秦皇岛石花菜的附生藻, 共获得了7种附生大型海藻, 其中苍白刚毛藻Cladophora albida、茎丝藻小枝变型Stylonema alsidii(Zandardini) Drew f. ramosum和丛出旋体藻Audouinella daviesii为河北海域的新记录种, 填补了这3个种的地理分布信息。该方法在我国之前已有报道(Deng et al, 2012)。本文的研究结果证实了该方法在研究大型附生藻方面的有效性。它可作为传统形态分类学的辅助方法, 也能为分子鉴定提供纯净的样品来源, 同时也可为研究附生藻的季节变化以及分析生物地理学分布提供重要依据。

通常情况下, 底栖大型海藻都需要附着基, 其生殖细胞在附着后才能萌发、伸长和生长, 特别是对于那些具有假根的藻类(王丹丹, 2014)。石花菜为我国北部沿海常见红藻, 其生长季节长, 是比较理想的附着基之一。本文的实验结果获得了7种附生大型海藻, 这仅是在比较单一的培养条件下获得的, 若改动培养条件, 如低温和低光等, 将有可能会有其他物种出现。

茎丝藻属和旋体藻属为红藻门的较低级类群, 过去国内缺少基础生物学研究。本文通过实验培养出来的茎丝藻, 其形态特征、藻体直径和细胞形状大小等与文献报道的茎丝藻小枝变型相似度极高(郑宝福, 2009)。但培养藻与已报道的茎丝藻小枝变型主丝体直径存在差异, 文献报道的最大为33 μm (郑宝福, 2009), 而本文样品的最大为80 μm。这可能与生长环境有关, 经过人工环境培养的茎丝藻, 其主丝体胶质膜在培养后期不断增厚, 导致藻体直径偏大。另外, 在培养过程中藻体疑似产生单孢子和精子囊结构(Kikuchi et al, 2011) (见图 5e, 5g), 希望在之后工作中继续培养该藻, 观察其完整生活史。丛出旋体藻最早于1809年见诸报道(Dillwyn, 1809), 之后仅有少数报道(栾日孝等, 1996; Schneider et al, 1998)。本文培养出的样品数量极少且培养时间短, 未发现生殖结构, 通过对比外形特征和细胞形状大小等指标, 综合判断其为丛出旋体藻。但它们的壁厚存在差异, 文献报道的丛出旋体藻壁厚2.0~2.5 μm, 而本文的样品壁厚0.5~1.0 μm, 可能还是与培养环境存在差异有关。

本文实验培养出的新管藻, 其个体数量较少, 还处于幼苗生长阶段, 但通过围轴细胞、关节长宽比、细胞大小等比较, 与文献中报道的日本新管藻相似, 目前未观察到有生殖器官的形成; 而旋体藻Auduinella sp.样品由于其形态特征符合旋体藻属, 但因其正处于生长阶段、生殖结构特征不明显, 无法准确判定物种名。因此这两个样品, 还有待进一步培养观察其生活史过程, 确定生殖结构。

4 结论

本文总共鉴定出的石花菜附生藻有7种, 其中红藻4种, 即丛出旋体藻(Audouinella daviesii)、旋体藻(Auduinella sp.)、茎丝藻小枝变型(Stylonema alsidii f. ramosum)和日本新管藻(Neosiphonia japonica); 绿藻2种, 即苍白刚毛藻(Cladophora albida)和浒苔[Enteromorpha (Ulva) prolifera]; 蓝藻1种, 即丝状鞘丝藻(Lyngbya confervoides)。

在实验培养条件下, 因样品形态特征可塑性以及环境条件的差异(Ding et al, 2018), 部分观测数据与野外样品可能存在一定程度的不同。因此后续的工作将集中在生殖器官和生活史观察, 以及待鲜活样品生物量达到要求时, 利用分子方法对其进行更精准鉴定。