БИОЛОГИЯ МОРЯ, 2014, том 40, № 4, с. 286-292
УДК 582.261+577.95 АЛЬГОЛОГИЯ
УЛЬТРАСТРУКТУРА ДИНОФЛАГЕЛЛЯТЫ OSTREOPSIS CF. OVATA FUKUYO, 1981 (DINOPHYCEAE), ОБИТАЮЩЕЙ
В ЯПОНСКОМ МОРЕ1
© 2014 г. М. А. Крещеновская, Т. Ю. Орлова
Институт биологии моря им.А.В.ЖирмунскогоДВО РАН, Владивосток 690041 e-mail: mkreshenovskaya@gmail.com
Статья принята к печати 19.09.2013 г.
Впервые приводятся результаты исследования ультраструктуры динофлагеллят из морей России на примере Ostreopsis cf. ovata. Описаны основные компоненты клетки: ядро, хлоропласты, митохондрии, амфиесма, аппарат Гольджи и накопительные тельца. Расширено и дополнено описание структуры хлоропластов и накопительных телец. Впервые для рода Ostreopsis отмечены агрегаты кристаллина, характерные для гипнозигот динофлагеллят. Проведено сравнение полученных данных с результатами ультраструктурных исследований динофлагелляты Ostreopsis cf. ovata, обитающей в Адриатическом и Карибском морях и прибрежных водах о-ва Чеджу (Республика Корея). Выявлены особенности строения некоторых органелл у Ostreopsis cf. ovata из российских вод.
Ключевые слова: динофлагелляты, Ostreopsis, ультраструктура.
The ultrastructure of the dinoflagellate Ostreopsis cf. ovata Fukuyo, 1981 (Dinophyceae) from the Sea of Japan.
M. A. Kreshchenovskaya, T. Yu. Orlova (Zhirmunsky Institute of Marine Biology, Far East Branch, Russian Academy of Sciences, Vladivostok 690041)
The results of the ultrastructural study of dinoflagellates from the seas of Russia are presented in the example of Ostreopsis cf. ovata for the first time. The basic cell components (nucleus, chloroplasts, mitochondria, amphiesma, Golgi complex, and accumulative bodies) are described. An expanded and updated description of the chloroplasts and accumulative bodies is given. Crystalline aggregates characteristic of hypnozygotic cysts were found in species of the genus Ostreopsis for the first time. The data are compared with the results of ultrastructural studies on Ostreopsis cf. ovata that inhabits the Adriatic and the Caribbean seas and the coastal waters of Jeju Island (South Korea). New features of the structure of some organelles in Ostreopsis cf. ovata from Russian waters were revealed. (Biologiya Morya, 2014, vol. 40, no. 4, pp. 286-292).
Keywords: dinoflagellates, Ostreopsis, ultrastructure.
Виды рода Ostreopsis Schmidt, 1902 описаны из тропических и субтропических вод, где они наряду с другими бентосными и эпифитными динофлагеллята-ми являются важным компонентом рифовых экосистем и широко распространены в обрастаниях макрофитов, беспозвоночных, камней и в песке, а также встречаются в толще воды (Accoroni et al., 2012). Особый интерес к изучению этой группы организмов обусловлен их способностью к продуцированию экстремально токсичных соединений, таких как палитоксин и его производные. Палитоксин известен как один из наиболее сильных небелковых токсинов, нарушающих работу Na+-, К+-каналов мембран клеток (Стоник, Стоник, 2010). Токсины передаются по пищевым сетям, накапливаются в моллюсках и рыбе, которые становятся опасными при употреблении в пищу. Виды рода Ostreopsis, а также другие бентосные динофлагелляты родов Gambierdiscus Adachi et Fukuyo, Coolia Meunier и Prorocentrum Ehrenberg способствуют широкому распространению в тропических странах сигуатеры - заболевания, обусловленного употреблением в пищу некоторых видов рыб, зараженных токсинами, вырабатываемыми этими опасными микроводорослями. В настоящее время установ-
лено, что большинство известных видов рода Ostreopsis могут продуцировать токсины, в частности оватоксины (Rhodes, 2011). В 2005-2006 гг. у туристов, отдыхающих на побережье Средиземного моря, цветение Ostreopsis ovata Fukuyo вызвало повышение температуры, кашель, рвоту, респираторные заболевания и дерматиты, которые проявились в результате вдыхания токсичных аэрозолей, выделявшихся при массовом развитии этого вида. Данное событие стало причиной значительных экономических потерь в индустрии туризма Средиземноморья (Durando, 2007).
В последнее десятилетие многочисленные находки видов рода Ostreopsis, распространение которых ранее было ограничено лишь тропическими и субтропическими водами, зарегистрированы в умеренных водах Азии и Европы (Battocchi et al., 2010; Mangialajo et al., 2011; Rhodes, 2011; Sato et al., 2011; Penna et al., 2012). Представители рода Ostreopsis недавно были обнаружены и в российских морских водах. Из сборов эпифито-на на макрофитах, собранных на небольших глубинах в прибрежье г. Владивостока в Уссурийском заливе Японского моря, были описаны два вида - Ostreopsis cf. ovata и Ostreopsis cf. siamensis (см.: Selina, Orlova, 2010).
1 Работа выполнена при финансовой поддержке грантов ДВО РАН (№ 12-1-П30-09, 12-III-A-06-093, 12-1- 0-02-020, 12-1-П4-02, 121-П28-03).
Найденные виды встречались в одних и тех же сборах и различались размерами клеток и поровых пластинок. Авторами было отмечено, что для уточнения таксономического статуса обнаруженных видов необходимы дальнейшие детальные исследования, основанные на изучении клоновых культур (Selina, Orlova, 2010). Последующий анализ сезонной динамики и пространственного распределения видов рода Ostreopsis показал, что эти потенциально опасные динофлагелляты являются постоянным и широко распространенным компонентом эпифитона макрофитов зал. Петра Великого. В ран-неосенний период род Ostreopsis доминирует в составе эпифитона, причем его численность в пересчете на 1 г сухой массы макрофита может достигать 300 тыс. клеток (Selina et al., 2014).
Последние годы ознаменовались бурным ростом исследований, посвященных роду Ostreopsis, что обусловлено как его стремительной экспансией в умеренные воды Европы и Азии, так и описанием новых токсичных соединений, продуцируемых видами этого рода (Suzuki et al., 2012). В опубликованных работах приведены сведения о генетике, морфологии, динамике численности и токсичности Ostreopsis cf. ovata из разных районов Мирового океана, при этом было показано, что изученные популяции характеризовались значительной гетерогенностью (морфология, токсичность, физиология, генетика, поведение) (Battocchi et al., 2010; Sato et al., 2011; Accoroni et al., 2012; Faimali et al., 2012; Parsons et al., 2012; Honsell et al., 2013; Kang et al., 2013). Полученные результаты привели к конфликту между традиционным таксономическим подходом при определении вида и данными генетических исследований, в частности, результаты филогенетических исследований не совпадали с данными, полученными на основе морфологического анализа (Sato et al., 2011; Parsons et al., 2012). Более того, было установлено, что клоны одного вида (т.е. генетически идентичные изоляты) могут быть и токсичными, и нетоксичными (Suzuki et al., 2012). Очевидно, для точного определения систематического положения таксона необходимо вводить дополнительные критерии. По нашему мнению, особенности ультраструктуры клеток могут быть одним из признаков, позволяющих установить видовую принадлежность динофлагелляты в пределах рода Ostreopsis, таксономия которого, согласно последним исследованиям, требует полной и детальной ревизии (Parsons et al., 2012). Цитологические данные могут быть ключом к пониманию физиологии (поведенческие реакции) и биохимии (способность продуцировать токсичные соединения) этих организмов.
Впервые результаты ультраструктурного исследования клеток О. ovata - одного из видов рода Ostreopsis -были опубликованы около 20 лет назад (Besada et al., 1982). В этой работе описаны основные клеточные структуры О. ovata из культур, полученных при изоляции клеток из Карибского моря. В 2013 г. появились сразу две статьи, в которых приведено полное описание
ультраструкгуры Ostreopsis cf. ovata из зал. Триесте в северной части Адриатического моря (Honsell et al., 2013) и из прибрежья о-ва Чеджу Республики Корея (Kang et al., 2013). Опубликованные данные свидетельствуют о том, что микроводоросли из разных районов наряду с общими признаками демонстрируют особенности в строении протопласта и его элементов. В этой связи нами было проведено подробное исследование ультраструкгуры клеток Ostreopsis cf. ovata из российских морских вод с целью выявления характерных признаков, отличающих данный вид от его популяций из других акваторий.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА
Ostreopsis cf. ovata был выделен из проб эпифитона макрофитов зал. Петра Великого, собранных в б. Соболь Уссурийского залива (43°04' N, 131°57' Е) в сентябре 2010 г. с глубины 1-2 м. Температура поверхностного слоя составляла 19-20°С. Талломы макрофитов срезали ножом, помещали в пластиковые ёмкости и доставляли в лабораторию. Водоросли тщательно промывали в морской воде, удаляя эпи-фитон. Полученную суспензию пропускали через сито с диаметром пор 100 мкм и концентрировали на сите с диаметром пор 20 мкм (Селина, Левченко, 2011). Пробы изучали на инвертированном микроскопе Axi overt 40 CFL(Carl Zeiss, Германия).
Чтобы получить клоновые культуры из природных проб, отлавливали клетки Ostreopsis cf. ovata, которые отсаживали в отдельные ячейки со средой К и помещали в климатостат КС-200 СПУ (Россия) с температурой 20°С, освещенностью 3500 лк и свето-темновым периодом 12 ч свет : 12 ч темнота. В результате было получено 15 клоновых культур Ostreopsis cf. ovata. Для цитологического анализа отбирали клетки из клоновых культур на стадии экспоненциального роста.
Для электронно-микроскопического анализа клетки Ostreopsis cf. ovata фиксировали в течение 2 ч в 2.5% глюта-ральдегиде, приготовленном на фосфатном буфере (pH 7.4), а затем в 1% 0s04 на том же буфере в течение 1 ч. Для повышения контрастности клетки окрашивали 0.15% раствором рутения красного в течение 15 мин. Затем материал обезвоживали в серии спиртов возрастающей концентрации и ацетоне, после чего заливали в смесь эпона и аралдита (Fluka, Швейцария).
Срезы толщиной 70 нм изготавливали на ультрамикротоме Ultracut R LEICA (Австрия) и контрастировали 2% раствором уранилацетата и цитратом свинца по стандартной методике Рейнольдса (Reynolds, 1963). Срезы изучали на транс
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.