Изучение ультраструктуры панцирей трех потенциально токсичных видов диатомовых водорослей рода Pseudo-nitzschia из Японского моря
14 октября 2014. Разместил: admin
И. В. Стоник
Институт биологии моря им. А. В. Жирмунского ДВО РАН,
г. Владивосток, Россия
Институт биологии моря им. А. В. Жирмунского ДВО РАН,
г. Владивосток, Россия
Одноклеточные водоросли осуществляют круговорот и поток энергии в биосфере. Они возникли несколько миллиардов лет назад и населяют все возможные местообитания на нашей планете. Фитопланктон Мирового океана, продуцирующий огромное количество органического вещества, представлен 4500 видами, преимущественно диатомовыми (представителями кремниевой жизни) и динофлагеллятами. Жесткая оболочка диатомовых построена из прозрачного, как правило, симметричного кремнеземного панциря. Панцирь состоит из аморфного кремнезема, напоминающего по составу опал (SiO2 х Н2O, плотность 2,07) с примесью металлов (алюминия, железа, магния) и органического компонента, возможно, белка. Толщина стенок панциря зависит от концентрации кремния в среде и изменяется в значительных пределах: от сотых и десятых долей микрометра до 1-3 мкм. Уникальность биологии, строения и свойств этих организмов делают их идеальными объектами изучения в рамках концепции нанобиотехнологии.Виды рода Pseudo-nitzschia Н. Perag. in Perag. - морские планктонные диатомовые водоросли, широко распространенные в неритических и океанических водах всех биогеографических зон (Hasle et al., 1996). Представители рода привлекают внимание исследователей как продуценты нейротоксичной домоевой кислоты (Bates, Trainer, 2006). Эта кислота, накапливаясь в тканях моллюсков-фильтраторов, передается по пищевой цепи и может вызвать отравление людей, морских млекопитающих и птиц. Такое отравление получило название Amnesic Shellfish Poisoning (ASP) амнезическое отравление моллюсками или Domoic Acid Poisoning (DAP) - отравление домоевой кислотой. Симптомы отравления у человека включают желудочно-кишечные расстройства, тошноту, рвоту, желудочные колики и кровотечения, а также расстройства нервной системы различной степени тяжести.
Цель настоящей работы - исследовать наноструктурную организацию природных биоминералов на примере изучения ультраструктуры кремнеземных скелетов диатомовых водорослей рода Pseudo-nitzschia. В задачу настоящего исследования входило изучить ультраструктуру панцирей трех массовых видов диатомей рода Pseudo-nitzschia из залива Петра Великого Японского моря и выполнить сравнение морфометрических характеристик клеток из природных проб и из трех клоновых культур, что позволит оценить спектр морфологической изменчивости как в природе, так и в условиях лабораторных культур, и выявить наиболее изменчивые таксономические признаки видов.
Материалом для работы послужили природные пробы и клоновые культуры трех массовых видов рода Pseudo-nitzschia: Р. calliantha (клон PPD-02), Р. multistriata (клон PMS-04) и Р. multiseries (клон РМ-02), выделенные из залива Петра Великого Японского моря. Клоновые культуры выращивали на среде “f72” (Guillard and Ryther 1962) при температуре 20°С. Освещение (100 мк моль/ м2 С) осуществляли флюоресцентными лампами со световым периодом 10 ч свет: 14 ч темнота. На основе метода лабораторного культивирования и методов электронной микроскопии было проведено сравнительное изучение основных морфометрических характеристик панциря (длина, ширина, плотность фибул и штрихов, количество пороидов створки, плотность штрихов пояска) у клеток из природных проб и из клоновых культур. Морфометрические измерения проводили для 15 экземпляров каждого вида как из природной среды, так и из культуры. Статистический анализ данных (Student’s t-tests) был выполнен с использованием программы STATISTICA Version 5.0 for Windows (StatSoft, Tulsa, USA).
Существенных морфологических различий между экземплярами из природной среды и из клоновых культур не выявлено. Однако установлено, что количество штрихов пояска у клеток Р. calliantha из природной среды было выше, чем у экземпляров из клоновой культуры (t-test, р = 0.0001), что указывает на высокую изменчивость этого признака у данного вида.
С целью изучения внутривидовой изменчивости и для проверки гипотезы о существовании “скрытых” видов внутри вида Р. multiseries, было проведено сравнительное изучение ультраструктуры панциря у клеток российского клона РМ-02 и клона CLN-50, изолированного из прибрежных вод Канады. Анализ количественных морфометрических характеристик клонов выявил отсутствие статистически значимых различий между ними (t-test, р > 0.1). Установлено, что морфология клеток из клонов РМ-02 и CLN-50, несмотря на небольшие отличия в строении штрихов пояска, соответствует классическому описанию этого вида, а изученные клетки относятся к одному виду - Р. multiseries (Orlova et al, 2008). На основании полученных морфологических данных было показано, что популяция Р. multiseries, распространенная в Северной Пацифике, однородна и представлена единой популяцией, обитающей у берегов России и Канады.
Работа выполнена при финансовой поддержке грантов ДВО РАН (№ .09-1I1-A-06-213, 09-I-II23-12, 09-1-П-23-01, 09-1-П-15-03, РФФИ-ДВО 09-04-98570) и ФЦП “Мировой океан” № 01.420.1.2.0003, 2008- 2012.
Литература
1. Bates, S. S. and V. L. Trainer. 2006. The ecology of harmful diatoms. In: (E. Graneli and J. Turner, eds) Ecology of harmful algae. Springer- Verlag, Heidelberg, pp. 81-93.
2. Guillard, R. R. L. and J. H. Ryther. 1962. Studies of marine planktonic diatoms. I. Cyclotella nana Hustedt and Detonula confervaceae (Cleve) Gran. Can. J. Microbiol. 8: 229-239.
3. Hasle, G. R., С. B. Lange and E. E. Syvertsen. 1996. A review of Pseudo-nitzschia, with special reference to the Skagerrak, North Atlantic, and adjacent waters. Helgol. Meeresunters 50: 131-175.
4. Orlova T. Yu., Stonik 1. V., AizdaicherN. A., Bates S. S., Leger C, Fehling J. Toxicity, morphology and distribution of Pseudo-nitzschia callian- tha, P. multiseries and P. multistriata (Bacillariophyta) from the northwestern Sea of Japan // Botanica Marina, 2008. Vol. 51, № 4. P. 297-306.
Стоник И. В. Изучение ультраструктуры панцирей трех потенциально токсичных видов диатомовых водорослей рода Pseudo-nitzschia из Японского моря // Проблемы демографии, медицины и здоровья населения России: история и современность: сборник статей VII Международной научно-практической конференции / МНИЦ ПГСХА. - Пенза: РИО ПГСХА, 2009. - 232 с. С. 170 - 172.
Вернуться назад