Ботанический журнал, 2021, T. 106, № 6, стр. 523-528

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Материалом для работы послужили пробы водорослей, собранные на полуострове Ямал в 1995 г. (Черное оз. 1, 50 × 30 м, обрастания на поверхности травяно-моховой мочажины на глубине 1 м и Черное оз. 2, 50  × 150 м, на торфяном дне на глубине 10 см) – Cosmarium sp., C. granatum Bréb. ex Ralfs, Euastrum bidentatum Nägeli, E. oblongum Ralfs (Luknitskaya, 2001); на Карельском побережье Белого моря, в окрестностях Беломорской биологической станции МГУ в 2019 г. (безымянное сфагновое болото, обрастания водных растений по краю озера на глубине 20 см) – Euastrum crassicolle P. Lundell, E. luetkemuelleri (Anissimova, 2020), Cosmarium anceps, Pleurotaenium ehrenbergii (Ralfs) De Bary; в Горном Алтае в 1996 г (бассейн Телецкого оз., Аю-Коль оз., отжим прибрежного мха на глубине 10 см) – Cosmarium nymannianum, C. pokornyanum, Euastrum bidentatum, E. oblongum (Anissimova, 2018). Пробы фиксировали формалином до конечной концентрации 4%. Материал изучали в световых (Amplival (Carl Zeiss, Jena), Leica DM–1000, c объективами ×40) и сканирующем электронном (Jeol JSM–6308LA) микроскопах. Препараты для СЭМ приготовляли по общепринятой методике (Anissimova, 2016).

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

На примере двух пар видов можно проследить сходство признаков между родами Cosmarium и Euastrum. В световом микроскопе полуклетки Cosmarium pokornyanum и Euastrum сrassicole видны как трехлопастные, с волнистыми боками и оттянутой, расширенной верхушкой (рис. 1, 1, 4). Такое описание обычно приводят для рода Cosmarium. Однако оба таксона можно описать также с позиции рода Euastrum: боковые лопасти разделены неглубокой выемкой на верхнюю и нижнюю, полярная лопасть вытянутая, апикальный вырез представлен небольшим углублением. При такой характеристике, по общему виду клетки C. pokornyanum скорее можно отнести к роду Euastrum.

Рис. 1.

Cosmarium pokornyanum: 1 – клетка, СМ, 2 – клетка, СЭМ, 3 – рельеф оболочки клетки, СЭМ; Euastrum crassicolle: 4 – клетка, СМ, 5 – клетка, СЭМ, 6 – рельеф оболочки клетки, СЭМ; Cosmarium anceps: 7 – клетка, СМ, 8 – клетка, СЭМ, 9 – рельеф оболочки клетки, СЭМ; Cosmarium granatum: 10 – клетка, СМ, 11 – клетка, СЭМ, 12 – рельеф оболочки клетки, СЭМ; Cosmarium nymannianum: 13 – клетка, СМ, 14 – клетка, СЭМ; Euastrum luetkemuelleri: 15 – клетка, СМ, 16 – клетка, СЭМ. Черные стрелки – ямки и скробикулы, белые стрелки – слизевые поры. Масштабные линейки 5 мкм.

Fig. 1. Cosmarium pokornyanum: 1 – cell, LM, 2 – cell, SEM, 3 – ornamentation of the cell wall, SEM; Euastrum crassicolle: 4 – cell, LM, 5 – cell, SEM, 6 – ornamentation of the cell wall, SEM; Cosmarium anceps: 7 – cell, LM, 8 – cell, SEM, 9 – ornamentation of the cell wall, SEM; Cosmarium granatum: 10 – cell, LM, 11 – cell, SEM, 12 – ornamentation of the cell wall, SEM; Cosmarium nymannianum: 13 – cell, LM, 14 – cell, SEM; Euastrum luetkemuelleri: 15 – cell, LM, 16 – cell, SEM. Black arrows – pits and scrobicles, white arrows – mucilage pores. Scale bars 5 µm.

Изучение поверхности оболочки в СЭМ показывает, что у Cosmarium pokornyanum клеточная стенка равномерно покрыта мелкими ямками, образующими ячеистый рисунок (рис. 1, 2, 3, черные стрелки), в то время как у Euastrum crassicolle она гладкая (рис. 1, 5, 6). Первый вариант рельефа оболочки встречается у некоторых видов Cosmarium, таких как С. anceps (рис. 1, 7, 8, 9, черные стрелки), C. granatum (рис. 1, 10, 11, 12, черные стрелки). Очевидна и разница в распределении пор: у Cosmarium поры многочисленные, равномерно пронизывающие клеточную стенку (рис. 1, 3, 9, 12, белые стрелки), в то время как у Euastrum crassicolle поры группируются вокруг срединного и базального вздутий и на лопастях (рис. 1, 5, 6, белые стрелки). Следует отметить, что в световом микроскопе расположение пор у всех перечисленных видов не различимо.

Другая пара таксонов, сходных по общему виду, – Cosmarium nymannianum и Euastrum luetke-muelleri. Полуклетки первого вида описывают как усеченно-трапециевидные с выемчатой верхушкой, а полуклетки второго как усеченно-пирамидальные, полярная лопасть с угловатой выемкой посередине (рис. 1, 13, 15). Следовательно, форму полуклеток у этих двух таксонов можно считать почти одинаковой. Поверхность клеточной стенки Cosmarium nymannianum покрыта ямками, которые отсутствуют только вокруг срединного углубления (рис. 1, 14, черные стрелки). Клетки Euastrum luetkemuelleri гладкие, небольшое углубление (скробикула) расположено немного выше центра полуклетки (рис. 1, 16, черная стрелка).

Безусловно, использование сканирующего электронного микроскопа позволяет четко видеть отличия рельефа оболочки у разных видов. Более того, в описании некоторых видов (Cosmarium pokornyanum, С. anceps, C. granatum) в основных определителях (Palamar-Mordvintseva, 1982; Coesel, Meesters, 2007) указывается гладкая оболочка. В ряде публикаций ямки и скробикулы ошибочно называют порами (Kosinskaya, 1960; Lenzenveger, 1999). Наличие скробикул на поверхности оболочки клеток и пор, пронизывающих края вершинного выреза полуклеток, являются важными признаками рода Euastrum (Anissimova, 2016). Однако на данный момент не известно исследования, которое позволило бы понять, как и когда формируются поровые каналы на вершине клетки в области синуса – до его полного формирования или одновременно. Это могло бы пролить свет на понимание, что можно называть вершинным вырезом (синусом), а что представляет собой небольшую вогнутость оболочки.

Следует учитывать, что в некоторых случаях при приготовлении препаратов для СЭМ возникают артефакты. Так, например, можно наблюдать слизевые “пробки” на месте слизевых пор. У крупных клеток (Pleurotaenium ehrenbergii, дл. 215–560 мкм) в зависимости от того, в какой момент они были зафиксированы, эти образования могут отсутствовать, тогда поры видны (рис. 2, 1, 3, белая стрелка) или присутствовать, тогда видны слизевые “пробки” (рис. 2, 2, 4, полосатая стрелка). На очень мелких клетках такие артефакты легко спутать с бородавками. Другая проблема, возникающая при изучении клеток в СЭМ – обильная сеть из слизи, маскирующая рельеф оболочки (Euastrum bidentatum, рис. 2, 5, черные стрелки). Известны статьи, в которых рассматриваются методы удаления слизи, однако они не всегда могут быть применимы, и эта проблема сохраняется до настоящего времени (Pickett-Heaps, 1974; Vidyavati, 1982; Tavera, Calderón, 2013). Еще одна особенность, относящаяся ко всем представителям из семейства Desmidiaceae – процесс линьки (Brook, 1981). Рельеф оболочки становится виден после полного освобождения от первичной целлюлозной клеточной стенки (Cosmarium sp., рис. 2, 6, SW). До этого момента поры, скробикулы или ямки на поверхности оболочки не видны (рис. 2, 6, PW). Трудности в оценке наблюдений в СЭМ десмидиевых водорослей могут создавать также недоразвитые клетки и оторвавшиеся недоразвитые полуклетки, которые иногда встречаются в препаратах (Euastrum oblongum, рис. 2, 7). Чтобы избежать ошибок при изучении этих водорослей в СЭМ, необходимо анализировать несколько экземпляров одного вида. Это также затруднительно, так как часто материал бывает бедный, и клетки встречаются редко.

Рис. 2.

Pleurotaenium ehrenbergii: 1, 2 – общий вид клетки, 3, 4 – увеличенные концы полуклеток (СЭМ); Euastrum bidentatum: 5 – общий вид клетки в слизи (СЭМ); Cosmarium sp.: 6 – поделившиеся клетки (СЭМ); Euastrum oblongum: 7 – общий вид недоразвитой клетки (СЭМ). Белая стрелка – слизевые поры, полосатые стрелки – слизевые пробки, черные стрелки – слизь на поверхности клетки, PW – первичная оболочка у дочерних полуклеток сохранилась, SW – полуклетка после линьки. Масштабные линейки 1, 2 – 100 мкм, 3–7 – 10 мкм.

Fig. 2. Pleurotaenium ehrenbergii: 1, 2 – general view of a cell, 3, 4 – the ends of semicells (SEM); Euastrum bidentatum: 5 – general view of a cell with mucilage (SEM); Cosmarium sp.: 6 – dividing cells (SEM); Euastrum oblongum: 7 – general view of an underdeveloped cell (SEM). White arrow – mucilage pores, striped arrows – mucilage head, black arrows – mucilage on the cell wall, PW – the primary wall preserved on the “daughter” semicells, SW – the semicell after shedding of the primary wall. Scale bars: 1, 2 – 100 µm, 3–7 – 10 µm.

Особенные сложности возникают при описании новых таксонов. Для большинства существующих видов в качестве типового образца приводится рисунок, а фиксированный материал зачастую оказывается недоступным. В подобном случае, при изучении вида в СЭМ, автор не всегда имеет возможность понять разницу в оболочках двух видов.

Таким образом, в настоящее время для уточнения определения трудно идентифицируемых таксонов десмидиевых водорослей желательно использование методов как световой, так и сканирующей электронной микроскопии с учетом всей совокупности морфологических признаков: размеры и форма клетки, рельеф оболочки, расположение слизевых пор. Также следует внимательно сопоставлять структуры клеток, наблюдаемые в сканирующем электронном микроскопе и световом микроскопе, чтобы не допускать ошибок интерпретации.