J o u r n a l o f R e s e a r c h i n B i o l o g y S c a n n i n g E l e c t r o n M i c r o s c o p i c s t u d y o n f e w D i a t o m s f r o m K R P D a m , T a m i l N a d u - I n d i a . K e y w o r d s : D i a t o m , K R P D a m , S E M , S e d i m e n t d i a t o m . A B S T R A C T : A s t u d y w a s c a r r i e d o u t t o e x a m i n e t h e m o r p h o l o g y o f d i a t o m s p e c i e s i n K r i s h n a g i r i R e s e r v o i r , T a m i l N a d u . T h e s e d i m e n t s a m p l e s w e r e c o l l e c t e d a n d t r a n s f e r r e d i m m e d i a t e l y i n t o z i p l o c k b a g s t o a v o i d t h e o x i d a t i o n . T h e n t h e s a m p l e s w e r e s t o r e d a t 5 º C i n a n i c e b o x a n d c a r e f u l l y t r a n s f e r r e d t o t h e l a b o r a t o r y . T h e s e d i m e n t s a m p l e w a s t r e a t e d w i t h a c i d w a s h b e f o r e d e t a i l e d o b s e r v a t i o n u n d e r t h e l i g h t a n d e l e c t r o n m i c r o s c o p e s . A l l s a m p l e s w e r e i d e n t i f i e d u p t o s p e c i e s l e v e l b a s e d o n S c a n n i n g E l e c t r o n M i c r o s c o p e ( S E M ) o b s e r v a t i o n s . T h e S E M p h o t o g r a p h s p r o v i d e d f i n e m o r p h o l o g i c a l f e a t u r e s o f t h e s p e c i e s f o r e a s y i d e n t i f i c a t i o n . Q u a l i t a t i v e a s p e c t s o f t h e d i f f e r e n c e s b e t w e e n L M ( L i g h t M i c r o s c o p e ) a n d S E M a p p r o a c h e s a r e d i s c u s s e d i n t h e t e x t . 4 4 0 - 4 4 3 | J R B | 2 0 1 1 | V o l 1 | N o 6 © F i c u s P u b l i s h e r s . T h i s O p e n A c c e s s a r t i c l e i s g o v e r n e d b y t h e C r e a t i v e C o m m o n s A t t r i b u t i o n L i c e n s e ( h t t p : / / c r e a t i v e c o m m o n s . o r g / l i c e n s e s / b y / 2 . 0 ) , w h i c h g i v e s p e r m i s s i o n f o r u n r e s t r i c t e d u s e , n o n - c o m m e r c i a l , d i s t r i b u t i o n , a n d r e p r o d u c t i o n i n a l l m e d i u m , p r o v i d e d t h e o r i g i n a l w o r k i s p r o p e r l y c i t e d . S u b m i t Y o u r M a n u s c r i p t w w w . f i c u s p u b l i s h e r s . c o m w w w . j r e s e a r c h b i o l o g y . c o m J o u r n a l o f R e s e a r c h i n b i o l o g y A n I n t e r n a t i o n a l O p e n A c c e s s O n l i n e R e s e a r c h J o u r n a l A u t h o r s : R a m a n i b a i R a n d K a n n i g a S I n s t i t u t i o n : D e p a r t m e n t o f Z o o l o g y U n i v e r s i t y o f M a d r a s G u i n d y C a m p u s , C h e n n a i - 2 5 . C o r r e s p o n d i n g a u t h o r : R a m a n i b a i R E m a i l : r r a m a n i 8 @ h o t m a i l . c o m W e b A d d r e s s : h t t p : / / j r e s e a r c h b i o l o g y . c o m / D o c u m e n t s / R A 0 1 2 0 . p d f . D a t e s : R e c e i v e d : 2 7 S e p 2 0 1 1 / A c c e p t e d : 0 8 O c t 2 0 1 1 / P u b l i s h e d : 1 4 O c t 2 0 1 1 A r t i c l e C i t a t i o n : R a m a n i b a i R a n d K a n n i g a S . S c a n n i n g E l e c t r o n M i c r o s c o p i c s t u d y o n f e w D i a t o m s f r o m K R P D a m , T a m i l N a d u - I n d i a . J o u r n a l o f r e s e a r c h i n B i o l o g y ( 2 0 1 1 ) 6 : 4 4 0 - 4 4 3 J o u r n a l o f R e s e a r c h i n B i o l o g y A n I n t e r n a t i o n a l O n l i n e O p e n A c c e s s P u b l i c a t i o n g r o u p O r i g i n a l R e s e a r c h P a p e r

I N T R O D U C T I O N D i a t o m s a r e s i n g l e c e l l e d m i c r o s c o p i c a l g a e t h a t p o s s e s h i g h l y o r n a m e n t e d c e l l w a l l c o m p o s e d o f g l a s s s i l i c a ( S i O 2 ) w h i c h p r o v i d e v a r i e t y o f s h a p e s f r o m n a n o t o m i c r o - s c a l e s t r u c t u r e s . T h e y a r e f r e e f l o a t i n g P l a n k t o n i c o r a t t a c h e d t o a s u b s t r a t e , b e n t h i c f o r m s ( W e r n e r , 1 9 7 7 ) . D i a t o m s a r e k e y c o m p o n e n t s p r e s e n t n e a r l y i n a l l t y p e s o f f r e s h a n d s a l i n e e n v i r o n m e n t s . A l l m o s t a l l s p e c i e s a r e g o o d i n d i c a t o r s f o r a r a n g e o f w a t e r q u a l i t y v a r i a b l e s b e c a u s e t h e y h a v e n a r r o w o p t i m a a n d t o l e r a n c e s f o r m a n y e n v i r o n m e n t a l v a r i a b l e s ( V a n D a m e t a l . , 1 9 9 4 ) . I n t h e l a s t 2 0 y e a r s , n u m e r o u s e c o l o g i c a l s t u d i e s w e r e c o n d u c t e d r e g a r d i n g t h e u s e o f d i a t o m s a s i n d i c a t o r s o f w a t e r e c o s y s t e m ( A g b e t i a n d D i c k m a n : 1 9 8 9 ; U n d e r w o o d e t a l . , 1 9 9 8 ) . D i a t o m s a r e m o s t l y i d e n t i f i e d b a s e d o n t h e s t r u c t u r e o f t h e i r c e l l w a l l f e a t u r e s . T h e d i a t o m f r u s t u l e s h a v e t w o v a l v e s n a m e l y e p i t h e c a ( l a r g e r u p p e r v a l v e ) a n d h y p o t h e c a ( s m a l l e r l o w e r v a l v e ) s t r u c t u r e s . A l t h o u g h t h e i r e c o l o g i c a l i m p o r t a n c e i s e v i d e n t , t h e t a x o n o m y o f t h e g e n u s i s c o n f u s e d a n d h a s c r e a t e d m u c h c o n t r o v e r s y ( R o u n d , 1 9 8 1 ) . E a r l i e r m a n y r e s e a r c h e r s w o r k e d o n t h e d i a t o m a n d t h e i r r e l a t i o n s h i p w i t h p h y s i c o c h e m i c a l p a r a m e t e r s a n d n u t r i e n t s a b s o r p t i o n . W i t h a n i n c r e a s i n g a m o u n t o f i n f o r m a t i o n o n d e t a i l s o f t h e s i l i c e o u s d i a t o m c e l l w a l l , e s p e c i a l l y o b s e r v e d u n d e r e l e c t r o n m i c r o s c o p e w i l l b e h e l p f u l i n i t s e a s y i d e n t i f i c a t i o n . A d d i t i o n a l l y , S E M o b s e r v a t i o n s h a v e a r e m a r k a b l e i m p a c t o n d i a t o m t a x o n o m y r e n d e r i n g t r a d i t i o n a l i d e n t i f i c a t i o n m e t h o d s i n s u f f i c i e n t f o r r e c o g n i t i o n o f n e w l y c r e a t e d t a x a . T h e c o n s e q u e n t l a c k o f t a x o n o m i c r e s o l u t i o n a t t h e L M l e v e l m a y b e l e a d i n g t o o v e r e s t i m a t i o n o f g e o g r a p h i c a l d i s t r i b u t i o n s , r a n g e s o f t o l e r a n c e t o e n v i r o n m e n t a l p a r a m e t e r s a n d o p t i m a l c o n d i t i o n s f o r g r o w t h . Q u a l i t a t i v e a s p e c t s o f t h e d i f f e r e n c e s b e t w e e n L M a n d S E M m i c r o g r a p h s a r e d i s c u s s e d i n t h e p r e s e n t p a p e r . M A T E R I A L S A N D M E T H O D S S t u d y A r e a H i s t o r y a n d M o r p h o m e t r i c o f K r i s h n a g i r i r e s e r v o i r K r i s h n a g i r i d a m i s l o c a t e d i n K r i s h n a g i r i D h a r m a p u r i d i s t r i c t o f T a m i l N a d u ( f i g . 1 ) a t t h e l a t i t u d e o f 1 2 ° 2 8 ’ n o r t h o n t h e l o n g i t u d e o f 7 8 º 1 1 ’ e a s t . T h e K r i s h n a g i r i d a m w a s c o n s t r u c t e d a c r o s s t h e P o n n a i y a r R i v e r ( a l s o c a l l e d a s P o n n a i y a r ) n e a r P e r i y a m u t t u r v i l l a g e a b o u t 1 0 k m f r o m K r i s h n a g i r i t o w n . T h e r e s e r v o i r h a s t w o m a i n c a n a l s , o n e o n t h e l e f t s i d e c a l l e d L e f t M a i n C a n a l ( L M C ) a n d o t h e r o n t h e r i g h t s i d e R i g h t M a i n C a n a l ( R M C ) r u n n i n g a l m o s t p a r a l l e l t o t h e P o n n a i y a r R i v e r . T h e P o n n a i y a r t a k e s i t s s o u r c e n e a r N a n d i d u r g i n K a r n a t a k a o f C h e n n a k e s a v a h i l l s . I t i s k n o w n a s D h a k s h i n a P i n a k i n i i n K a r n a t a k a . I t e n t e r s T a m i l N a d u a t p l a c e s n e a r B a g a l u r v i l l a g e i n H o s u r t a l u k . T h e r i v e r i s c a l l e d P o n n a i y a r f r o m t h i s p o i n t o f T a m i l N a d u . I t i s l o c a t e d a t t h e l a t i t u d e o f 1 2 2 8 ’ N a n d l o n g i t u d e o f 7 8 1 1 ’ E . I r r i g a t i o n p r o j e c t s a r e c o n s t r u c t e d a c r o s s P o n n a i y a r b y K e l a v a r a p a l l i r e s e r v o i r p r o j e c t , K r i s h n a g i r i r e s e r v o i r p r o j e c t a n d S a t h a n u r r e s e r v o i r p r o j e c t . T h e r e s e r v o i r i s b e i n g u s e d f o r m u l t i p u r p o s e u t i l i t y s u c h a s i r r i g a t i o n , f i s h i n g a n d w a s h i n g . S e d i m e n t s a m p l e s w e r e c o l l e c t e d b y P V C c o r e r t o a d e p t h o f 2 0 c m . S a m p l e s w e r e t r a n s f e r r e d i m m e d i a t e l y i n t o z i p l o c k b a g s t o a v o i d t h e o x i d a t i o n o f s e d i m e n t s a m p l e s a n d s t o r e d a t 5 º C i n a n i c e b o x a n d c a r e f u l l y t r a n s f e r r e d t o t h e l a b o r a t o r y . A l l e x t r a c t i o n s w e r e d o n e i n d u p l i c a t e . P r e p a r a t i o n o f d i a t o m s : D e t a i l e d d i a t o m s t u d i e s w e r e d o n e f o l l o w i n g h o t H C l a n d K M n O 4 m e t h o d ( r e c o m m e n d e d t e c h n i q u e o f a c i d d i g e s t i o n ) b y T a y l o r e t a l . ( 2 0 0 5 ) . T h e b e n t h i c d i a t o m s a m p l e s s u b j e c t e d t o S c a n n i n g E l e c t r o n M i c r o s c o p i c o b s e r v a t i o n s . T h e S E M P h o t o s w e r e t a k e n a t C A S i n B o t a n y , U n i v e r s i t y o f M a d r a s , G u i n d y c a m p u s , C h e n n a i - 2 5 . 4 4 1 J o u r n a l o f R e s e a r c h i n B i o l o g y ( 2 0 1 1 ) 6 : 4 4 0 - 4 4 3 R a m a n i b a i e t a l . , 2 0 1 1 F i g . 1 M a p s h o w i n g K r i s h n a g i r i D a m

S c a n n i n g E l e c t r o n M i c r o s c o p y ( S E M ) T h e s p e c i m e n s w e r e c l e a n e d b y a d o p t i n g t h e s a m e p r o c e d u r e a s d e s c r i b e d e a r l i e r . A c i d w a s h e d s a m p l e s w e r e p l a c e d o n t o a c l e a n g l a s s c o v e r s l i p . S a m p l e s w e r e l e f t a i r d r i e d o v e r n i g h t . T h e s a m p l e s w e r e c o a t e d u s i n g g o l d - p l a t i n u m u s i n g a J E O L J F C - 1 6 0 0 A u t o F i n e C o a t e r ( J E O L , T o k y o , J a p a n ) . T h e s a m p l e s w e r e t h e n e x a m i n e d u n d e r a J E O L J S M - 6 3 9 0 L A A n a l y t i c a l S E M ( J E O L , T o k y o , J a p a n ) a n d d i g i t a l i m a g e s w e r e t a k e n u s i n g t h e s y s t e m . R E S U L T T h e t o p o g r a p h y o f d i a t o m s c e l l s w e r e o b s e r v e d i n l i g h t m i c r o s c o p e a n d a s w e l l a s s c a n n i n g e l e c t r o n m i c r o s c o p e . T h e i d e n t i f i e d d i a t o m s a r e C y c l o t e l l a m e n g h i n i a n a , G o m p h o n e m a p a r v u l u m a n d A u l a c o s e i r a g r a n u l a t a e . U n d e r t h e l i g h t m i c r o s c o p e ( f i g . 2 ) t h e c e l l w a l l o f d i a t o m l o o k e d d r u m - s h a p e d o n e . V a l v e s a r e c i r c u l a r w i t h a t a n g e n t i a l u n d u l a t i o n i n t h e c e n t r a l z o n e . W i t h t h i s i n f o r m a t i o n , i d e n t i f i c a t i o n o f t h e g e n u s i s e a s y b u t u p t o s p e c i e s l e v e l , i t i s d i f f i c u l t t o b e c o n c l u d e d . U n d e r t h e S c a n n i n g E l e c t r o n M i c r o s c o p i c v i e w ( f i g . 3 ) t h e c e l l w a l l w a s d r u m s h a p e d a n d t h e m a r g i n o f t h e c e l l w e l l d e f i n e d a n d c l e a r l y d i f f e r e n t i a t e d f r o m t h e c e n t r a l p a r t o f t h e v a l v e f a c e . T h e m a r g i n a l z o n e h a d 6 - 1 0 r a d i a l s t r i a e m e a s u r e d a t 1 0 µ m , e a c h c o m p o s e d o f a s i n g l e a l v e o l u s w h i c h w a s o p e n o n t h e i n s i d e o f t h e v a l v e . T h i s g a v e t h e m a r g i n a l z o n e a c h a m b e r e d a p p e a r a n c e . A s i n g l e m a r g i n a l r i m o p o r t u l a w a s p r e s e n t . T h e c e n t r a l z o n e w a s s t r u c t u r e l e s s w h i c h a r e r a d i a l l y s t r e a k e d . H e n c e w i t h S E M i m a g e t h e C y c l o t e l l a i s i d e n t i f i e d a s C y c l o t e l l a m e n e g h i n i a n a . S E M i m a g e o f G o m p h o n e m a p a r v u l u m ( f i g . 4 ) s h o w e d t h a t , t h e y w e r e s l i g h t l y a s y m m e t r i c a l t o t r a n s a p i c a l a x i s , s y m m e t r i c a l t o a p i c a l a x i s . A p i c e s r o u n d e d r a p h e a r e s l i g h t l y s i n u o u s . A s i n g l e s t i g m a w a s p r e s e n t o n o n e s i d e o f t h e c e n t r a l a r e a . S t r i a e w e r e c o a r s e a n d o f t e n v i s i b l y p u n c t u a t e . B u t u n d e r l i g h t m i c r o s c o p e o n l y c e l l w a l l c a n b e s e e n v i s i b l e a n d o t h e r i n f o r m a t i o n a r e l a c k i n g i n L M v i e w ( f i g . 5 ) . T h e S E M i m a g e o f A u l a c o s e i r a g r a n u l a t e ( f i g . 6 ) s h o w e d v a l v e s w h i c h w e r e 4 - 1 7 µ m i n d i a m e t e r , w i t h a m a n t l e h e i g h t o f 4 - 2 0 µ m . T h e m a n t l e h a d s t r a i g h t s i d e s a n d t h e v a l v e f a c e w a s f l a t . T h e m a n t l e a r e o l a e a r e s q u a r e . L i n k i n g s p i n e s a r e l o c a t e d a t t h e e n d o f p e r v a l v a r c o s t a b u t i t g o t d a m a g e d d u r i n g t h e s e d i m e n t p r o c e s s . U n d e r L M ( f i g . 7 ) t h e v a l v e s a n d m a n t l e a r e n o t c l e a r l y f o c u s e d a n d a t o n e e n d o f p e r v a l v a r c o s t a t h e s p i n e i s p r e s e n t . D I S C U S S I O N : D e s p i t e t h e h i g h r e s o l u t i o n o f f e r e d b y T E M , t h e i n t r o d u c t i o n o f s c a n n i n g e l e c t r o n m i c r o s c o p i c a l a n a l y s i s h a d a m o r e p r o f o u n d i m p a c t o n d i a t o m t a x o n o m y ( M a s s e e t a l . , 2 0 0 1 ) . P h y c o l o g i s t s a p p r e c i a t e t h e t h r e e d i m e n s i o n a l s t r u c t u r e o f d i a t o m v a l v e s a n d t h e h i g h l y c h a r a c t e r i s t i c a r c h i t e c t u r e o f t h e s i l i c a s h e l l t h r o u g h S E M a n a l y s i s ( G e r l o f f a n d H e l m c k e ; 1 9 7 4 ) a n d R o u n d a n d C r a w f o l d ( 1 9 9 0 ) . F i n e m o r p h o l o g i c a l s t r u c t u r e s o f t h r e e g e n u s o f d i a t o m n a m e l y C y c l o t e l l a m e n e g h i n i a n a , G o m p h o n e m a p a r v u l u m a n d A u l a c o s e i r a g r a n u l a t e h a d b e e n d o c u m e n t e d i n t h i s s t u d y . F i n e t u n e o f J o u r n a l o f R e s e a r c h i n B i o l o g y ( 2 0 1 1 ) 6 : 4 4 0 - 4 4 3 4 4 2 R a m a n i b a i e t a l . , 2 0 1 1 f i g . 2 L M v i e w o f C y c l o t e l l a m e n e g h i n i a n a f i g . 3 S E M v i e w o f C y c l o t e l l a m e n e g h i n i a n a f i g . 4 S E M v i e w o f G o m p h o n e m a p a r v u l u m f i g . 4 L M v i e w o f G o m p h o n e m a p a r v u l u m f i g . 6 S E M o f A u l a c o s e i r a g r a n u l a t e f i g . 7 L M o f A u l a c o s e i r a g r a n u l a t e

m o r p h o l o g i c a l s t r u c t u r e s t u d i e s o f o t h e r d i a t o m s p e c i e s f r o m v a r i o u s l o c a t i o n s a r e c u r r e n t l y u n d e r w a y s o a s t o p r o v i d e a c o m p r e h e n s i v e d o c u m e n t a t i o n o f d i a t o m s p e c i e s i n K R P D A M . T h e e p i c a l v a l v e a n d a l s o t h e s p i n e s w e r e v e r y c l e a r i n t h e S E M i m a g e s w h e n c o m p a r e d t o l i g h t m i c r o s c o p i c i m a g e s . A t h i g h e r m a g n i f i c a t i o n t h e v a l v e f e a t u r e s w e r e o b s e r v e d i n e v e n g r e a t e r d e t a i l . A b o v e a l l t h e S E M i m a g e s w e r e h e l p f u l t o e x p l o r e t h e u n e x p l o r e d f i n e s t r u c t u r e o f d i a t o m s c o l l e c t e d e s p e c i a l l y f r o m s u b a n d b o t t o m s e d i m e n t o f a q u a t i c e c o s y s t e m s . A C K N O W L E D G E M E N T S S p e c i a l t h a n k s a r e g i v e n t o t h e D S T - E S N e w D e l h i f o r t h e i r f i n a n c i a l s u p p o r t f o r t h e p i l o t s t u d y . P r o j e c t r e f n o S P / S 4 / E S - 4 5 8 / 2 0 0 9 . R E F E R E N C E S A g b e t i M a n d D i c k m a n M . 1 9 8 9 . U s e o f l a k e f o s s i l d i a t o m a s s e m b l a g e s t o d e t e r m i n e h i s t o r i c a l c h a n g e s i n t r o p h i c s t a t u s . C a n a d i a n J o u r n a l o f F i s h e r i e s a n d A q u a t i c S c i e n c e s 4 6 : 1 0 1 3 - 1 0 2 1 . D a m H , M e r t e n s A a n d S i n k e l d a m J . 1 9 9 4 . A c o d e d c h e c k l i s t a n d e c o l o g i c a l i n d i c a t o r v a l u e s o f f r e s h w a t e r d i a t o m s f r o m t h e N e t h e r l a n d s . N e t h e r l a n d s J o u r n a l o f A q u a t i c E c o l o g y 2 8 : 1 1 7 - 1 3 3 . G e r l o f f J a n d H e l m c k e J G . 1 9 7 4 . D i a t o m e e n s c h a l e n i m e l e c t r o n e n m i k r o s k o p i s c h e n B i l d ( e d b y J . G . H e l m c k e , W . K r i g e g e r a n d J . G e r l o f f ) , 8 : J . C r a m e r V e r l a g , E h r e . , 1 M a s s e G , P o u l i n S T , B e l t J M , R o b e r t A , B a r r e a u , R i n c e a Y a n d R o w l a n d S J . 2 0 0 1 . A s i m p l e m e t h o d s f o r S E M e x a m i n a t i o n o f S e c i t o n e d d i a t o m f r u s t u l e s . J . M i c r o s . , 2 0 4 ( 1 ) : 8 7 - 9 2 . R o u n d F E . 1 9 8 1 . T h e d i a t o m g e n u s S t e p h a n o d i s c u s : A n E l e c t r o n m i c r o s c o p i c v i e w o f t h e c l a s s i c a l s p e c i e s . A r c h . P r o s t i s t e n k . , 1 2 4 : 4 4 7 - 4 6 5 . R o u n d F E , C r a w f o r d R M , M a n n D G . 1 9 9 0 . T h e d i a t o m s : B i o l o g y & M o r p h o l o g y o f t h e G e n e r a . C a m b r i d g e U n i v e r s i t y P r e s s , U n i t e d K i n g d o m . 2 7 - 2 8 . T a y l o r J C , L e l a R e y P A a n d V a n r e n s b u r g L . 2 0 0 5 . R e c o m m e n d a t i o n s f o r t h e c o l l e c t i o n , p r e p a r a t i o n a n d E n u m e r a t i o n o f D i a t o m f r o m R i v e r i n e H a b i t a t s f o r w a t e r Q u a l i t y M o n i t o r i n g i n S o u t h A f r i c a , A f r i c a n j o u r n a l o f A q u a t i c S c i e n c e s 3 ( 1 ) : 6 5 - 7 5 . U n d e r w o o d G , P h i l l i p s J a n d S a u n d e r s K . 1 9 9 8 . D i s t r i b u t i o n o f e s t u a r i n e b e n t h i c d i a t o m s p e c i e s a l o n g s a l i n i t y a n d n u t r i e n t g r a d i e n t s . E u r o p e a n J o u r n a l o f P h y c o l o g y 3 3 : 1 7 3 - 1 8 3 . W e r n e r D . 1 9 9 7 . T h e B i o l o g y o f D i a t o m s . U n i v e r s i t y o f C a l i f o r n i a P r e s s . 4 9 8 . 4 4 3 J o u r n a l o f R e s e a r c h i n B i o l o g y ( 2 0 1 1 ) 6 : 4 4 0 - 4 4 3 R a m a n i b a i e t a l . , 2 0 1 1