научная статья по теме МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЛОГЕНИЯ ЗЕЛЕНОЙ МИКРОВОДОРОСЛИ, ИЗОЛИРОВАННОЙ ИЗ ГУБКИ HALICHONDRIA PANICEA (PALLAS, 1766) БЕЛОГО МОРЯ Биология

Текст научной статьи на тему «МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЛОГЕНИЯ ЗЕЛЕНОЙ МИКРОВОДОРОСЛИ, ИЗОЛИРОВАННОЙ ИЗ ГУБКИ HALICHONDRIA PANICEA (PALLAS, 1766) БЕЛОГО МОРЯ»

ФИЗИОЛОГИЯ РАСТЕНИЙ, 2013, том 60, № 4, с. 569-573

УДК 581.1:582.263:593.4 (268.46)

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ СТАТЬИ

МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЛОГЕНИЯ ЗЕЛЕНОЙ МИКРОВОДОРОСЛИ, ИЗОЛИРОВАННОЙ ИЗ ГУБКИ Halichondria panicea (Pallas, 1766)

БЕЛОГО МОРЯ

© 2013 г. Т. Р. Кравцова*, И. В. Лазебная**, О. Е. Лазебный***, Е. Ю. Волкова*, Т. А. Федоренко*, О. А. Горелова*, О. И. Баулина*, Е. С. Лобакова*, А. Е. Васетенков****,

О. А. Кокшарова*****

* Биологический факультет Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова, Москва **Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова РАН, Москва ***Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт биологии развития им. Н.К. Кольцова РАН, Москва ****Факультет биоинженерии и биоинформатики Московского государственного университета

им. М.В. Ломоносова, Москва ***** Научно-исследовательский институт физико-химической биологии им. А.Н. Белозерского Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова, Москва Поступила в редакцию 01.11.2012 г.

Проведена молекулярная идентификация и филогенетический анализ эукариотической микроводоросли 1Hp86E-2, изолированной из губки Halichondria panicea (Pallas, 1766), обитающей в Белом море, с использованием нуклеотидной последовательности гена 18S рРНК (Генбанк, номер JX437624). Исследования позволили отнести изолят 1Hp86E-2 к роду Desmodesmus. Микроводоросль 1Hp86E-2 показала наибольшее родство с водорослями - Desmodesmus sp. 3Dp86E-1, Desmodesmus sp. 2C166E и Desmodesmus sp. 1Pm66B, изолированными из беспозвоночных животных Белого моря. Филогенетический анализ показал, что это близкородственные организмы, представители монофилетической группы.

Ключевые слова: зеленые микроводоросли Везтойевтш яр. — 188рРНК — 1Т8-1-5,8-1Т8-2 — симбиоз — филогенетический анализ

DOI: 10.7868/S0015330313040064

ВВЕДЕНИЕ

Зеленые одноклеточные микроводоросли, как известно, широко распространены в различных экосистемах [1-4]. Эти микроорганизмы формируют ассоциации с беспозвоночными животными разных таксономических групп [1, 5-11]. Следует отметить, что свободноживущие микроводоросли рода Desmodesmus не были обнаружены в водных образцах Белого моря, но они были успешно изолированы из беломорских ассоциаций с беспозвоночными животными [11]. Известно, что представители отдела СЫогорИ^а сем. 8сепеёе8тасеае родов Scenedesmus и Desmodesmus

Адрес для корреспонденции: Кокшарова Ольга Алексеевна. 119992 Москва, ГСП-1, Воробьевы горы, 1, стр. 40. Научно-исследовательский институт физико-химической биологии им. А.Н. Белозерского Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова. Электронная почта: оа-кокБИагоуа@гатЫег.ги

широко распространены в пресноводных экосистемах. Фенотипическая пластичность в сочетании с постоянно изменяющимися названиями видов сем. Scenedesmaceae в современной таксономии весьма затрудняют идентификацию природных изолятов с помощью только световой и электронной микроскопии [12]. Методы молеку-лярно-генетического типирования и дальнейший филогенетический анализ нуклеотидных последовательностей генов, выбранных в качестве молекулярных маркеров, позволяют более точно определить таксономическое положение природных изолятов.

Ранее с помощью методов световой и электронной микроскопии были исследованы микроводоросли 1Hp86E-2 и 3Dp86E-1, изолированные из губки Halichondria panacea (Pallas, 1766) и из гидроида Dynamena pumila (L., 1758) соответственно. Эти водоросли оказались сходны по сво-

ей морфологии, ультраструктуре и составу пигментов и были отнесены по ультраструктурным признакам и по анализу последовательностей внутренних транскрибируемых спейсеров ITS-1-5,8-ITS-2 к роду Desmodesmus [11, 13].

Целью данной работы была молекулярная идентификация и филогенетический анализ эу-кариотической микроводоросли 1Hp86E-2, изолированной из ассоциации с губкой Halichondria panicea, обитающей в Белом море, с использованием нуклеотидной последовательности гена 18S рРНК.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Объектом исследования была зеленая микроводоросль 1Hp86E-2, изолированная из губки Halichondria panicea, обитающей в литоральных и сублиторальных зонах Ругозерской губы Кандалакшского залива Белого моря. Процедура выделения и культивирования микроводорослей, изолированных из беспозвоночных животных Белого моря, была описана ранее [14].

Выделение хромосомной ДНК из микроводоросли 1Hp86E-2 проведено по описанному ранее методу [15]. Для амплификации 0.8 т.п.н. фрагмента нуклеотидной последовательности гена 18S pPHK культуры 1Hp86E-2 использовали праймеры 18S-F AACCTGGTTGATCCTGC-CAGT; 18S-R TGATCCTTCTGCAGGTTCAC-CTACG [16]. Ампликоны клонировали в векторе pJET 1.2/blunt с помощью набора для клонирования ПЦР фрагментов CloneJetTM PCR Cloning Kit # K1231 фирмы "Fermentas" (EU). Определение нуклеотидной последовательности ДНК проводили с помощью набора реактивов ABI PRISM® BigDye™ Terminator v. 3.1 с последующим анализом продуктов реакции на автоматическом секвенаторе 3730 DNA Analyzer фирмы "Applied Biosystems" в ЦКП "Геном". Нуклеотидная последовательность гена 18S рРНК депонирована в международную базу данных Генбанка под номером JX437624. Фрагменты нуклеотидных последовательностей ITS-1-5,8-ITS-2 рибосомаль-ного кластера микроводорослей 1Hp86E-2 и 3Dp86E-1 взяты из Генбанка (номера JQ313133.1 и JQ313132.1, соответственно). Последовательности из базы данных Генбанка, обладающие 8899% сходством с анализируемыми последовательностями (BLAST NCBI), выравнивали в программе MEGA 5.0 (CLUSTAL_W). Для филогенетических построений использовали алгоритм NJ с бутстреп-поддержкой 1000 итераций (MEGA 5.0). Для последовательности JX437624.1 и гомологичных ей последовательностей применяли эволюционную модель K2+G (MEGA 5.0), наилучшим образом описывающую их изменчивость. Для группы последовательностей, выровненных с

JQ313132.1 и JQ313133.1, применяли алгоритм NJ на основе матрицы ^-расстояний (MEGA 5.0).

РЕЗУЛЬТАТЫ

В работе проведено клонирование и секвени-рование части гена (791 п.н), кодирующего 18S рРНК в клетках микроводоросли 1Hp86E-2 (Ген-банк, номер JX437624). На рис. 1 представлено филогенетическое древо, построенное на основе сравнения последовательностей гена 18S рРНК изолята 1Hp86E-2 и других водорослей, относящихся к порядку Chlorophyta. Как видно, 1Hp86E-2 является близким родственником Scene-desmus subspicatus (score = 999 bit, ident. = 99%), Desmodesmus pannonicus (score = 978 bit, ident. = 99%), Scenedesmaceae sp. Tow 9/21 P-14w (score = 1184 bit, ident. = 94%). Все культуры формируют кластеры со значениями бутстреп-поддержки не ниже 50%. Полученные данные позволяют утверждать, что культура 1Hp86E-2 относится к сем. Scenedes-maceae.

Для дополнительной идентификации и определения более точного таксономического положения микроводоросли 1Hp86E-2 проведен филогенетический анализ нуклеотидных последовательностей внутреннего транскрибируемого спейсера ITS-1-5,8-ITS-2 рибосомального кластера 18S pPHK. На рис. 2 представлено филогенетическое дерево, построенное на основе сравнения последовательностей внутренних транскрибируемых спейсеров ITS-1-5,8-ITS-2 штамма Desmodesmus sp. 1Hp86E-2 (506 п.н.) (Генбанк, номер JQ313133) с другими штаммами из рода Desmodesmus. Водоросли Desmodesmus sp. 3Dp86E-1 и Desmodesmus sp. 1Hp86E-2 кластеризуются с высоким уровнем бутстреп-поддержки с Desmodesmus sp. 1Pm66B и Desmodesmus sp. 2C166E, изолированными из беспозвоночных животных Белого моря. Как видно из филогенетического древа, штаммы Desmodesmus sp. 1Hp86E-2 и Desmodesmus sp. 3Dp86E-1 являются близкими родственниками Desmodesmus sp. FG (score = 886; ident. = 99%), Desmodesmus sp. M1-20 (score = 886; ident. = 99%) [17], обитателями Южной Америки, а также D. multivariabilis, D. komarekii, D. armatus [18], обитателями пресноводных бассейнов другого континента — Северной Америки. Штамм D. multivariabilis var. turskensis выделен из озера Мэри Итаского парка и имеет следующие параметры сходства с Desmodesmus sp. 1Hp86E-2 (score = 767; ident. = 94%).

ОБСУЖДЕНИЕ

Морфологическая пластичность водорослей в пределах сем. Scenedesmaceae вызывает значительные трудности при определении таксономического положения их представителей [12]. В

МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЛОГЕНИЯ ЗЕЛЕНОЙ МИКРОВОДОРОСЛИ

571

60

64

69

88

64

74

Desmodesmus sp. 1Hp86E-2 JX437624 Scenedesmus subspicatus AJ249514 Desmodesmuspannonicus FR865711

Uncultured Chlorophyta clone Alchichica AQ2b 5E 10 JN825661

71 I- Scenedesmaceae sp. Tow 9/21 P-14w AY197639

Desmodesmus intermedius FR865703 Desmodesmus subspicatus strain H HQ834485 Scenedesmus armatus var. subalternans FR865727 S. abundans X73995 Chlorella pyrenoidosa AJ242762 — S. communisX73994

Coccoidgreen alga JL 4-10 AY195982 Scenedesmaceae sp. MLO-4 AY197627 S. costato-granulatus X91265 Coccoid scenedesmid sp. Tow 9/21 P-13w AY197638 -Hylodesmus singaporensis strain CAUP H 8001 FJ436342

90

Coelastrum reticulatum strain SAG AF388382S1

— Scenedesmus vacuolatus X56104

-Enallax acutiformis AB037089

671-Dimorphococcus lunatus AF388379

I Scenedesmus regularis AB037095 Tetradesmus wisconsinensis AB037097

86 i Pectinodesmuspectinatus AB037092 I-Scenedesmus obliquus A J249515

651 Scenedesmus sp. NJ-1 JX286515 "I Scenedesmus sp. II22 FJ946899 Pseudodidymocystis planctonica AB037087 Coelastrella saipanensis AB055800

-Scenedesmus sp. KGU-D002 AB743827

Scotiellopsis terrestris AB012847

Coelastrella multistriata var. corcontica AB037082

77

67

88

61

Coelastrella sp. KGU-H001 AB742452

-Scenedesmus sp. CCMP 1625 AF339735

9 Coelastrella multistriata AB012846 * Graesiella emersonii FR865674 85| Pseudomuriella aurantiaca X91268

I- Pseudomuriella cubensis strain KF2 HQ292770

-Bracteacoccus cinnabarinus strain UTEX 56 HQ902933

-Bracteacoccus sp. BC2-1 AF516676

100

86

Monoraphidium contortum strain AS-11AY846375

-Ankistrodesmus fusiformis X97352

Micractinium sp. CCAP 211/92 FM205863 Actinastrum hantzschii FM205883 Chlorella pyrenoidosa AB240151 Stichococcus sp. FACHB753 EU045358 Stichococcus bacillaris AB0

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком