Description of a new species Mallomonas limbata sp. nov. (Synurales, Chrysophyceae) from water bodies of Vietnam

全文:

Золотистые водоросли — широко распространенная группа водорослей, включающая ~1200 описанных видов (Kristiansen, Škaloud, 2017). Среди золотистых водорослей преобладают монады, неподвижные формы встречаются реже. Отмечены одноклеточные и колониальные формы. Клетки большинства хризофитовых покрыты уплотненным слоем цитоплазмы или перипластом, однако многие виды имеют экстрацеллюлярные структуры. Клетки водорослей порядка Synurales покрыты кремнеземными чешуйками, часто снабженными щетинками, отростками и гребнями. Чешуйки играют роль опорных элементов, поддерживают форму клетки и защищают ее от воздействий внешней среды. Чешуйки обычно плотно расположены и образуют панцирь. Форма и расположение кремнеземных чешуек видоспецифичны и имеют диагностическое значение (Kristiansen, 2005; Skaloud et al., 2013).

К роду Mallomonas Perty (1852: 170), включающему >200 таксонов, относятся одноклеточные планктонные организмы (Siver, 1991). Виды этого рода широко распространены в различных пресноводных местообитаниях от полярных регионов до тропиков (Kristiansen 2001, 2002; Kristiansen, Preisig, 2007), многие виды относятся к эндемикам (Kristiansen, Lind, 2005; Kristiansen 2008). Согласно последним филогенетическим исследованиям (Siver et al., 2015; Čertnerová et al., 2019), род Mallomonas делится на две основные линии, характеризующиеся наличием или отсутствием V-образного ребра в орнаментации чешуйки. Виды без V-ребра сгруппированы в секцию Planae Momeu et Péterfi (Momeu, Péterfi, 1979), имеют более простую орнаментацию чешуек, и, как следствие, меньше потенциальных диагностических признаков для разграничения видов. Недавно проведенные молекулярно-генетические исследования комплекса видов M. matvienkoae (Jo et al., 2011, 2013) выявили, что разнообразие видов в этой группе велико. По результатам исследований авторы описали несколько новых видов рода Mallomonas этого комплекса. Для разграничения таксонов они использовали следующие признаки: перфорация базальной пластинки чешуйки, строение вторичного кремнеземного слоя, орнаментация, образованная папиллами, и строение щетинок. Молекулярно-генетические данные подтвердили важность этих структур для разграничения таксонов на уровне вида (Jo et al., 2013). Позднее из тропических местообитаний были описаны еще три вида из комплекса M. matvienkoae (Гусев, 2015; Gusev et al., 2019, 2021). Недавние подробные исследования чешуйчатых хризофитовых в различных районах Вьетнама выявили богатую флору рода Mallomonas (Doan et al., 2021; Gusev et al., 2022a, 2023). В частности, были обнаружены некоторые ранее неизвестные таксоны из секции Planae (Gusev, Nguyen, 2011; Gusev, 2013; Gusev et al., 2017, 2019, 2020, 2021, 2022b; Gusev, Martynenko, 2022). Изучение новых регионов Вьетнама позволило выделить еще один новый вид из этой секции, который описан в данной работе.

Новый вид обнаружен в девяти провинциях Вьетнама. Пробы для настоящего исследования были отобраны в 26 водоемах (табл. 1, рис. 1).

 

Таблица 1. Основные параметры исследованных водных объектов

№ пробы	Водный объект	Координаты		pH	Cond	T	Chl a
		с.ш.	в.д.
о. Фу Куок  пров. Кьен Зянг
1	Пруд 1	10°19.856’	103°51.538’	5.95	117	33	86
2	Пруд 2	10°19.834’	103°51.537’	6.3	186	32	87
о. Кон Шон  пров. Ба Риа-Вунг Тау
3	Водохранилище Куанг Чунг	8°41.516’	106°36.364’	–	–	–	–
4	Пруд с аквакультурой 1	8°41.558’	106°36.332’	–	–	–	–
5	Пруд с аквакультурой 2	8°41.550’	106°36.323’	–	–	–	–
пров. Дак Лак
6	Водохранилище Эа Кноп	12°48.405’	108°31.616’	6.1	119	29	76
пров.Бинь Динь
7	оз. Бау Ба	14°29.331’	109°01.455’	6.3	91	36	13
8	Болото	13°55.576’	109°04.821’	6.6	382	30	8
пров. Фу Йен
9	р. Эа Бар	12°59.202’	108°47.064’	6.6	248	32	77
10	Водохранилище б/н	12°56.723’	108°48.693’	6.4	22	35	18
11	Водохранилище Ба Во	13°05.618’	108°58.062’	8.6	293	33	64
12	Болото около Хо Хао Сон	12°53.857’	109°23.069’	6.4	119	30	10
пров. Нинь Бинь
13	Водоем б/н 1 на рисовом поле, коммуна Гия Ван, район Гия Вьен	20°21.704’	105°52.918’	7.1	333	33	16
14	Водоем б/н 2 на рисовом поле, коммуна Гия Ван, район Гия Вьен	20°21.703’	105°52.910’	7.0	335	34	18
15	Водоем б/н 3 на рисовом поле, коммуна Гия Ван, район Гия Вьен	20°21.705’	05°52.917’	6.9	382	34	27
пров. Тхань Хоа
16	Водоем б/н 1, болотистая местность у небольшой реки, коммуна Куанг Йен, район Куанг Сюонг	19°44.108’	105°44.496’	7.0	263	31	18
17	Водоем б/н 2, коммуна Куанг Йен, район Куанг Сюонг	19°44.173’	105°44.489’	7.4	360	37	111
18	р. Хоанг Зианг	19°43.337’	105°42.762’	7.0	154	31	12
пров. Куанг Чи
19	р. Бан Хай	17°02.876’	106°56.949’	7.2	62	33	23
20	Озеро б/н в городе Хай Ланг	16°41.949’	107°14.928’	7.2	67	35	49
21	Пруд рядом с г. Хай Ланг	16°41.939’	107°14.921’	6.6	76	35	78
пров. Тхыа Тхьен Хюэ
22	Пруд 1, около оз. Бау Сен	16°34.177’	107°26.608’	5.5	33	30	52
23	Пруд 2 около оз. Бау Сен	16°34.153’	107°26.659’	5.9	74	31	68
24	Водохранилище б/н 1	16°39.695’	107°21.747’	6.9	36	34	147
25	Водохранилище б/н 2	16°39.776’	107°21.906’	5.3	28	33	173
26	Пруд 3	16°37.401’	107°23.190’	6.0	63	33	160

Примечание. pH – водородный показатель; Cond – удельная электропроводность, мкС/см – 1; T – температура, °C; Chl a – хлорофилл a, мкг/л), “–” – измерения не проводили, б/н – без названия.

 

Рис. 1. Карта-схема изученных провинций Вьетнама. Стрелками отмечены исследованные провинции.

 

Два водоема на о-ве Фукуок, водохранилище Куанг Чунг и два пруда для аквакультуры на острове Кон Сон изучены в 2015 г., водохранилище Эа Кноп в провинции Дак Лак — в 2010 г., оз. Бау Ба и болото в провинции Бинь Динь и четыре водоема в провинции Фу Йен — в 2018 г., четыре водоема в провинции Нинь Бинь, три водных объекта в провинции Тхань Хоа, три водоема в провинции Куанг Чи и пять водоемов в провинции Тхыа Тхиен Хюэ — в 2019 г. (табл. 1). Более подробные данные о географическом положении и климатических особенностях регионов можно найти в работах (Gusev et al., 2021, 2022b; Gusev, Martynenko, 2022). Сбор проб осуществлен в рамках международной программы “Эколан 3.2” Совместного Российско-Вьетнамского Тропического научно-исследовательского и технологического центра.

Количественные пробы фитопланктона собирали в поверхностном слое водоемов сачком из мельничного газа с размером ячеи 20 мкм. Пробы фиксировали раствором Люголя. Для изучения водорослей при помощи ТЭМ и СЭМ пробы концентрировали и отмывали в дистиллированной воде. При изучении водорослей на ТЭМ осадок помещали на сетки, покрытые формваровой пленкой (EMS FF200‑Cu-50, Electron Microscopy Sciences) и исследовали на микроскопе JEM-1011. Для исследований с помощью СЭМ образцы высушивали на алюминиевых столиках, покрывали золотом в течение 10 мин с помощью устройства для нанесения покрытий JEE-4X (JEOL). Образцы изучали с помощью микроскопа JEOL 6510 LV. Удельную электропроводность, pH и температуру измеряли с помощью прибора Hanna HI 9828 (Hanna Instruments, Inc., США).

В результате исследований водоемов девяти провинций Вьетнама был обнаружен новый для науки вид рода Mallomonas. Ниже приведено его формальное описание.

Mallomonas limbata Safronova & Gusev sp. nov. (рис. 2).

 

Рис. 2. Изображения чешуек Mallomonas limbata sp. nov., иллюстрирующие диагностические признаки, изученные с помощью ТЭМ, СЭМ: а — СЭМ, стрелкой обозначена утолщенная антериальная кромка; б — СЭМ, стрелкой обозначена гиалиновая область вдоль антериальной кромки; в — ТЭМ; г — ТЭМ; д — ТЭМ; е — ТЭМ, стрелкой обозначена центральная пора, окруженная “облаком” мелких пор; ж — СЭМ; з — ТЭМ, стрелкой обозначена центральная пора, окруженная “облаком” мелких пор; и — ТЭМ; к — ТЭМ. Масштабная линейка: а, б — 1 мкм; в–е, з–к — 2 мкм, ж — 0.5 мкм.

 

Scales ovoid, 4.0–5.1 × 2.4–3.2 µm, narrowed distally. A posterior rim encircled about one half of the scale perimeter in the posterior part. The anterior part of the scale is surrounded by a narrow hyaline belt on the shield along the narrow thickened edge. A thick secondary layer with internal reticulation in form of rounded meshes covers the distal 3/4–4/5 of the scale. This area is covered with papillae that are surround the meshes. One rounded mesh is usually surrounded by 3–4 papillae, rarely 2 or up to 6. One large rimmed pore is situated in the proximal part of the scale lacking the secondary silica layer and is surrounded by a cluster of smaller pores. Evenly spaced small base plate pores cover the whole scale surface, as visible in the TEM. Some or all base plate pores on the proximal part of the scale, which is lacking the secondary layer, are covered with thin silicа layer at the surface and do not penetrate the scale, as visible in the SEM.

Cysts and bristles unknown.

Holotype: Portion of a single gathering of cells on SEM stub No. PQ7 (holotype designated here in Fig. 2a) is deposited at the herbarium of the Papanin Institute for Biology of Inland Waters RAS, Borok (IBIW). Material from unnamed pond in the northwest part of Phú Quô΄c Island, Kiên Giang Province, Vietnam, collected by E.S. Gusev on the 25th of April, 2015. Рис. 2a is a representative scale from the specimen.

Type locality: Pond in the northwest part of Phú Quô΄c Island, Kiên Giang Province, Vietnam. Latitude/Longitude: 10°19.856′ N, 103°51.538′ E.

Etymology: the species epithet limbata means bordered and reflects the presence of a narrow hyaline belt on the shield along the narrow thickened edge.

Distribution: In addition to the type locality, this species has been observed in 25 other localities in nine provinces of Vietnam (Табл. 1).

Mallomonas limbata was found at wide ranges of environmental parameters: pH 5.3–8.6 (6.6 ± 0.2), specific conductance 22–382 (167 ± 27) µS/cm, chlorophyll a values 8–173 (60 ± 11) µg/1, and temperature 29–37 (33 ± 0.4) ºC (Табл. 1).

Новый вид Mallomonas limbata sp. nov. относится к секции Planae, комплексу видов M. matvienkoae. Mallomonas limbata имеет яйцевидные чешуйки 4.0–5.1 мкм длиной и 2.4–3.2 мкм шириной, суженные в дистальной части (рис. 2а–2к). Проксимальный ободок окружает приблизительно половину периметра чешуйки (рис. 2в–2е, 2з–2к (ТЭМ) и рис. 2а, 2б, 2ж (СЭМ)). Дистальную часть базальной пластинки чешуйки (приблизительно от 3/4 до 4/5) покрывает плотный вторичный кремнеземный слой в виде округлых ячеек, образующих сплошную сеть (рис. 2в–2е, рис. 2з–2к (ТЭМ)), и папилл. Папиллы располагаются вокруг ячеек, одну ячейку окружают от двух до шести папилл, чаще три–четыре папиллы (рис. 2а, 2б, 2ж (СЭМ)). Узкая антериальная кромка чешуек гладкая, утолщенная (рис. 2а, отмечена стрелкой). Вдоль кромки тянется тонкий пояс без вторичного кремнеземного слоя (рис. 2б, отмечено стрелкой). В проксимальной части базальной пластинки без вторичного кремнеземного слоя располагается крупная пора c ободком, окруженная облаком более мелких пор (рис. 2е, 2з, отмечено стрелками). Проксимальная часть чешуйки покрыта порами разного диаметра — мелкими вокруг крупной поры “облаком” и чуть крупнее на остальной площади без вторичного слоя. Эти поры могут быть покрыты тонким слоем кремнезема (тогда их можно считать углублениями с обратной стороны чешуйки, а не порами). В этом случае на изображениях СЭМ этот участок выглядит как ровная пластинка без пор (рис. 2б, 2ж), на изображениях ТЭМ такие “поры” затемнены (рис. 2и).

Чешуйки Mallomonas limbata sp. nov. находятся в диапазоне размеров M. pseudomatvienkoae Jo, Shin, Kim, Siver et Andersen (3–5 × 2–3 мкм), с которым этот морфотип сходен по орнаментации вторичного кремнеземного слоя. Однако M. limbata четко отличается яйцевидной формой чешуек с более узкой дистальной частью от широкоовальной и обратнояйцевидной форм чешуйки у M. pseudomatvienkoae (Jo et al., 2013). Также, для M. pseudomatvienkoae характерна ретикуляция с более крупными и малочисленными ячейками, различными по размеру и нерегулярно рассеянными на центральном поле, у M. limbata ретикуляция с округлыми ячейками сходных размеров, более–менее равномерно расположенными на центральном поле. Центральное поле M. limbata покрыто многочисленными папиллами, у M. pseudomatvienkoae они отсутствуют. Еще одно отличие M. limbata от M. pseudomatvienkoae заключается в строении проксимальной части чешуек в области, где расположена окаймленная пора. У M. limbata окаймленная пора окружена “облаком” мелких пор, на остальной части присутствуют более крупные поры, видимые в том числе и на СЭМ, хотя в ряде случаев эта область покрыта тонким кремнеземным слоем, закрывающем большую часть пор. У M. pseudomatvienkoae, согласно описанию и изображениям типового экземпляра, эта область чешуйки не содержит пор (Jo et al., 2013). Следует отметить, что изображения ТЭМ отсутствуют при первоописании M. pseudomatvienkoae. Однако сравнение, основанное на структурах, изученных только с помощью СЭМ, позволяет четко различить эти два вида по указанным выше признакам.

По морфологическому строению чешуек у M. limbata имеется ряд сходных признаков с M. paragrandis Gusev, M. sorohexareticulata Jo, Shin, Kim, Siver et Andersen, M. hexareticulata. Jo, Shin, Kim, Siver et Andersen. Новый вид и перечисленные таксоны отличаются от остальных таксонов группы M. matvienkoae овальной, овально-яйцевидной или яйцевидной формой чешуек с широкой проксимальной и зауженной дистальной частью. Проксимальная часть чешуек этих видов ограничена ободком и не имеет вторичного кремнеземного слоя, дистальная часть чешуек всех перечисленных таксонов покрыта вторичным кремнеземным слоем. Поры, расположенные на базальной пластинке, присутствуют у всех этих видов, однако размер пор, их форма и количество специфичны для каждого отдельного представителя.

По сравнению с обозначенными выше видами, чешуйки M. limbata правильной яйцевидной или широкояйцевидной формы с явным и постепенным сужением к дистальному концу. У M. paragrandis, M. sorohexareticulata и M. hexareticulata чешуйки имеют иную, овальную, форму с более широкой проксимальной половиной и более узкой дистальной с широкоовальным закруглением на концах (Гусев, 2015; Jo et al., 2013).

При сравнении нового вида с M. paragrandis и M. sorohexareticulata следует отметить, что эти таксоны имеют схожее строение вторичного кремнеземного слоя в виде округлых ячеек, с порой в центре, образующих сплошную сеть, и папиллы на поверхности. Чешуйки M. limbata несколько меньше (4.0–5.1 × 2.4–3.2 мкм), чем у M. paragrandis (4.8–6.0 × 2.7–4.0 мкм) и M. sorohexareticulata (5–6.3 × 2–4 мкм), хотя их размеры частично перекрываются. У этих таксонов в проксимальной части базальной пластинки чешуйки имеется центральная крупная пора, окруженная ободком. Основные различия между видами заключаются в следующем. У чешуек M. paragrandis и M. sorohexareticulata вторичный кремнеземный слой занимает ~ 1/2 площади чешуйки, у M. limbata — ³3/4. Кроме того, размер пор на чешуйках M. paragrandis и M. sorohexareticulata различен в дистальной (они более крупные) и проксимальной (более мелкие) областях, у M. limbata поры базальной пластинки мелкие и не различаются по размеру. В проксимальной части без вторичного кремнеземного слоя у M. paragrandis и M. sorohexareticulata поры базальной пластинки более крупные и многочисленные, по сравнению с таковыми у M. limbata. На чешуйках M. sorohexareticulata такие крупные поры покрывают большую часть чешуйки. Центральная окаймленная пора в дистальной части также более крупная у чешуек M. paragrandis (0.15–0.2 мкм) и M. sorohexareticulata (0.12–0.17 мкм), чем у чешуек M. limbata (0.04–0.11 мкм).

Чешуйки M. limbata имеют сходство с M. hexa­reticulata в размерах (4.0–4.9 × 2.4–3.0 мкм против 2.0–5.0 × 2.0–3.0 мкм) и большой площадью покрытия чешуйки вторичным кремнеземным слоем. У M. hexareticulata он покрывает до 2/3 площади, у M. limbata до 4/5, т.е. у нового вида отмечается бо́льшая степень развития вторичного кремнеземного слоя. Есть различия и в форме ячей ретикуляции — у M. hexareticulata ячейки гексагональные (шестиугольные) разного размера — от 0.04 до 0.13 мкм в диаметре, у M. limbata ячейки округлые, сходных размеров — от 0.056 до 0.098 мкм в диаметре. У M. limbata вся область распространения вторичного кремнеземного слоя покрыта равномерно расположенными папиллами, а на чешуйках M. hexareticulata папиллы отсутствуют. В проксимальной части без вторичного кремнеземного слоя на чешуйках M. hexareticulata расположена большая овальная или неправильной формы окаймленная пора в центре, окруженная “облаком” мелких пор. У M. limbata в этой области расположена округлая окаймленная пора меньшего размера. В этой части чешуйки у M. hexareticulata рассеяны довольно крупные поры неправильной формы, на остальной площади базальной пластинки редко рассеяны поры значительно меньшего размера. У M. limbata поры базальной пластинки одинакового размера на всей площади базальной пластинки.

Виды M. paragrandis, M. sorohexareticulata и M. hexareticulata, как и M. limbata, известны только из субтропических и тропических районов и найдены пока только в Азиатском регионе.

Другие виды и внутривидовые таксоны из комплекса M. matvienkoae, — M. matvienkoae Asmund et Kristiansen, M. loricata Gusev, Shkurina et Kulikovskiy, M. lamii Gusev, Kulizin, Guseva, Shkurina et Kulikovskiy, M. matvienkoae Asmund et Kristiansen var. grandis Dürrschmidt et Cronberg и M. matvienkoae Asmund et Kristiansen var. siveri Wujek et Saha — существенно отличаются от нового вида размерами, формой и ультраструктурными признаками чешуек (Asmund, Kristiansen,1986; Dürrschmidt, Cronberg, 1989; Wujek, Saha, 1996; Gusev et al., 2019, 2021).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Вид M. limbata имеет достаточно широкое распространение во Вьетнаме, что предполагает его возможные находки и в других странах Юго-Восточной Азии. Следует отметить важность документирования всех найденных морфотипов группы. В литературе по изучению тропиков под названием M. matvienkoae приведены разные таксоны, описанные в последнее время как другие виды. Например, в работе (Neustupa, Rezacova, 2007) приведен M. loricata, в (Wei et al., 2014) – M. sorohexareticulata, в работе (Hansen, 1996) – M. paragrandis. Таким образом, требуется продолжение исследования этого комплекса в тропиках. Следует отметить, что для различения таксонов комплекса M. matvienkoae крайне важными диагностическими признаками служат размер и форма чешуек, степень перфорированности базальной пластинки, форма, размеры пор и строение вторичного кремнеземного слоя. Также необходимо учитывать, что в некоторых случаях поры базальной пластинки могут быть покрыты тонким кремнеземным слоем, что делает их “невидимыми” на СЭМ, однако эти углубления хорошо видны на изображениях ТЭМ. В то же время, на изображениях ТЭМ часто плохо заметны папиллы, располагающиеся в углах ячей ретикуляции. Поэтому изучение чешуек данной группы следует проводить с помощью и ТЭМ, и СЭМ.

БЛАГОДАРНОСТИ

Авторы глубоко признательны вьетнамским и российским коллегам, администрации и персоналу Тропического центра за помощь в организации и выполнении экспедиционных работ, доктору Лам Нгуен Нгок за помощь в сборе материала на острове Кон Шон, а также персоналу Центра коллективного пользования электронной микроскопии Института биологии внутренних вод им. И.Д. Папанина РАН за помощь при работе с электронными микроскопами.

ФИНАНСИРОВАНИЕ

Обработка и анализ материала, работы со сканирующим и трансмиссионным микроскопами проведены при финансовой поддержке Российского научного фонда (проект № 20–14–00211). Анализ параметров среды проведен в рамках госзадания БИН РАН (№ 121021600184-6). Экспедиция проводилась при финансовой поддержке Совместного Вьетнамско–российского научно-исследовательского центра тропических наук и технологий (проект Ecolan 3.2).

 

Сокращения: СЭМ — сканирующая электронная микроскопия (SEM — scanning electron microscopy), ТЭМ — трансмиссионная электронная микроскопия (TEM — transmission electron microscopy).

作者简介

T. Safronova

Komarov Botanical Institute of the Russian Academy of Sciences

编辑信件的主要联系方式.
Email: safronova.tania@mail.ru
俄罗斯联邦, St.-Petersburg

E. Gusev

Severtsov Institute of Ecology and Evolution оf the Russian Academy of Sciences

Email: safronova.tania@mail.ru
俄罗斯联邦, Moscow

L. Nguyen Thi

Joint Vietnam-Russia Tropical Science and Technology Research Center

Email: safronova.tania@mail.ru

Coastal Branch

越南, Nha Trang

参考

补充文件