МИКРОБИОЛОГИЯ, 2012, том 81, № 4, с. 546-548
КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ
УДК 582.263:592(268.46)
ЗЕЛЕНЫЕ МИКРОВОДОРОСЛИ, ИЗОЛИРОВАННЫЕ ИЗ АССОЦИАЦИЙ С БЕСПОЗВОНОЧНЫМИ БЕЛОГО МОРЯ
© 2012 г. О. А. Горелова, О. И. Баулина, А. Е. Соловченко, Т. А. Федоренко, Т. Р. Кравцова, О. Б. Чивкунова, О. А. Кокшарова, Е. С. Лобакова1
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова Поступила в редакцию 22.11.2011 г.
Эндофотосимбионты (цианобактерии, микроводоросли или их функционально активные хлоро-пласты) обнаружены у представителей моллюсков, губок, кораллов, анемон, гидр, червей и асцидий [1,2]. Описаны также ассоциации колониальных гидроидных с эпибионтными микроводорослями и цианобактериями [3—5]. Изоляция микросимбионтов животных, как известно, редко завершается успехом. Сведения о выделении фототрофных микроорганизмов, существующих в ассоциациях с беспозвоночными морей высоких широт, в частности Белого моря, ограничены и, в основном, относятся к цианобактериям [4].
Цель настоящей работы — изучить изолированные из ассоциаций с беспозвоночными Белого моря микроводоросли и определить характеристики их морфологии, ультраструктуры, состава пигментов и жирных кислот.
Исследовали микроводоросли из донных животных, обитающих в районе Беломорской биологической станции МГУ (66°34'N, 33°08'E) в Кандалакшском заливе Белого моря. Для изоляции микроводорослей использовали беспозвоночных, имевших внутри тканей или покровов зеленые зоны с телами, обладавшими красной аутолю-минесценцией. Выделение микроводорослей и микроскопические исследования проводили согласно ранее описанным процедурам [4, 5]. Анализ пигментов и жирных кислот выполняли по методу [6]. Молекулярно-генетический анализ осуществляли согласно [7].
Получены 19 культур эукариотных одноклеточных водорослей, не имеющих жестких панцирей, а именно: изолят 1Es66E из губки Eumastia si-tiens (Schmidt, 1870); изоляты 1Hp86E, 1Hp86E-1, 1Hp86E-2 из губки Halichondria panicea (Pallas,
1766); изоляты 1Pm66B и 1aPm66B из трохофор-ных личинок полихеты Phyllodoce maculata (L.,
1767); изоляты 1Lf66E, 2Lf67E и 3Lf87E из гидроида Laomedea flexuosa (Alder, 1857); изоляты 3Dp86E-1, 4Dp86E, 9Dp66E и 11Dp66E из гидроида Dynamena pumila (L., 1758); изоляты 1G167B,
1 Автор для корреспонденции (e-mail: e1ena.1obakova@ram-bler.ru).
2Gl67E и 4Gl87E из гидроида Gonothyraea loveni (Allman, 1859); изоляты 2Cl66E и 3Cl67E из гидроида Coryne lovenii (M. Sars, 1846); изолят 1Sm66E из гидроида Sertularia mirabilis (Verrill, 1873).
Семь микроводорослей (1Es66E, 1Hp86E, 1Hp86E-1,1Hp86E-2, 1Pm66B, 3Dp86E-1 и 2Cl66E), представленных в настоящем сообщении, одноклеточные, не имеют жгутиков, в культуре размножаются автоспорами, по 2—8 в одном спорангии, а у 3Dp86E-1 и более. У первых двух изолятов форма клеток овальная, у остальных, как правило, округлая. Клеточная стенка состоит из двух слоев, соответствующих по ультраструктуре полисахаридному внутреннему и внешнему спорополлениновому слоям клеточной стенки зеленых водорослей [8]. Внешний слой у последних пяти изолятов несет различимые на уровне электронной микроскопии эпиструктуры: разного, в том числе уникального, строения трубочки, ворсинки, розетки, бородавки и т.п. (рис. 1а, 1б). Микроводоросли имеют хлоро-пласты с оболочкой из двух мембран, тилакоиды образуют стопки (рис. 1в). У 1Es66E, 1Hp86E хлоро-пласты имеют компактную форму, расположены пристеночно, занимают меньшую часть цитоплазмы и не содержат пиреноида. У 1Hp86E-1, 1Hp86E-2, 1Pm66B, 3Dp86E-1 и 2Cl66E хлоро-пласты имеют лопастную форму, занимают основную часть цитоплазмы и содержат пиреноид без интрапиреноидных тилакоидов (рис. 1г). Всем исследованным микроводорослям свойственно обилие запасных продуктов: липидных глобул, крахмальных зерен, гранул, подобных полифосфатным или фенольным, и др.
Изученные микроводоросли обладают характерным для Chlorophyta пигментным составом, включающим хлорофиллы a и b, лютеин, Р-каро-тин, неоксантин, а также ксантофиллы — компоненты виолаксантинового цикла (виолаксантин, антераксантин и зеаксантин). Соответственно, на спектрах поглощения суспензий этих микроводорослей присутствуют полосы поглощения хлоро-филлов (максимум при 678 нм), а также широкая полоса, обусловленная совместным поглощением хлорофиллов и каротиноидов в синей части
ЗЕЛЕНЫЕ МИКРОВОДОРОСЛИ
547
Рис. 1. Строение микроводоросли, изолированной из гидроида БупатгпарытИа (изолят 3Вр86Б-1): а — морфология клетки; б — организация поверхностных структур; в — участок хлоропласта; г — ультраструктура клетки. Г — гранула запасного продукта, КЗ — крахмальное зерно, КС — клеточная стенка, Л — липидная глобула, ОХл — оболочка хлоропласта, П — пиреноид, Т — тилакоиды, Хл — хлоропласт, Я — ядро. Стрелками обозначены трубочки на поверхности.
видимой области спектра (рис. 2). В жирнокис-лотном составе преобладают длинноцепочечные насыщенные и полиненасыщенные жирные кислоты с длиной углеродной цепи от 14 до 20 атомов и числом двойных связей от одной до трех.
По совокупности свойств исследованные микроводоросли принадлежат филе СЫогорИ^а. Изо-ляты 1Нр86Б-1, 1Нр86Б-2, 1Рш66Б, 3Эр86Б-1 и 2С166Б обладают признаками представителей пор. БрНагторкаШ сем. Бсгпгйгзтасгаг. Выявленные у них эпиструктуры сходны с описанными у микроводорослей р. Бгзтойгзтыз подсем. Бгзтойгз-то1йгаг сем. Бсгпгйгзтасгаг [9]. Особенности эпиструктур, наряду с анализом последовательностей ДНК, имеют диагностическое значение
для таксономии микроводорослей рода Desmodes-mus и близкородственных им организмов [10]. Сравнительный анализ нуклеотидной последовательности гена 18S рРНК изолята 1Hp86E-2 указывает на его близкое родство с организмами сем. Scenedesmaceae. Наибольшее сходство показано c последовательностью гена 18S рРНК неклассифицированного представителя семейства — Scenedesmaceae sp. Tow 9/21 P-14w. Среди близких родственников изолята 1Hp86E-2 имеются микроводоросли р. Scenedesmus и выведенного из него [11] р. Des-modesmus. Изоляты 1Es66E и 1Hp86E также обладают комплексом признаков, характерных для представителей зеленых водорослей пор. Sphaeropleales, но, в отличие от перечисленных выше пяти микро-
548
ГОРЕЛОВА и др.
0.5
щ 1
ÎL ЛЯ?'
w
400 500 600 700 800 Длина волны (нм)
Рис. 2. Типичные спектры поглощения суспензий клеток изолятов микроводорослей 1Нр86Е-2 (■), 3Бр86Е-1 (О), 1Е866Е (Ж), 2С166Е (V), 1Рт66В (♦), нормированные по красному максимуму хлорофилла.
водорослей, они не имеют эпиструктур, их хлоро-пласты не содержат пиреноидов.
Зеленые одноклеточные водоросли, ассоциированные с беспозвоночными животными морей высоких широт, описаны впервые. Обилие внутриклеточных резервных полимеров и липидов у выделенных микроводорослей указывает на значимость в качестве потенциальных продуцентов ценных соединений.
Работа выполнена при поддержке РФФИ (проекты № 09-04-00675-а, 09-04-00419-а) и Министерства образования и науки РФ (ГК № 16.512.11.2182).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Venn A., Loram J., Douglas A. Photosynthetic symbioses in animals //J. Exp. Botany. 2008. V. 59. № 5. P. 1069-1080.
2. Rumpho M.E., Pelletreau K.N., Moustafa A., Bhattacharya D. The making of a photosynthetic animal // J. Exp. Biol. 2011. V 214. № 2. P. 303-311.
3. Romagnoli T, Bavestrello G, Cucchiari E.M., De Stefano M, Di Camillo C.G., Pennesi C, Puce S, Totti C. Microalgal communities epibiontic on the marine hy-droid Eudendrium racemosum in the Ligurian Sea during an annual cycle // Mar. Biol. 2007. V. 151. № 2. P. 537-552.
4. Горелова О.А., Косевич И.А., Баулина О.И., Федоренко Т.А., Торшхоева А.З., Лобакова Е.С. Ассоциации беспозвоночных животных Белого моря и оксигенных фототрофных микроорганизмов // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 16. Биол. 2009. № 1. С. 18-25.
5. Gorelova O, Baulina O, Kosevich Г., Lobakova E. Associations between the White Sea colonial hydroid Dyna-mena pumila and microorganisms // J. Mar. Biol. Assoc. UK. 2012 (in press).
6. Solovchenko A., Khozin-GoldbergI., RechtL, Boussiba S. Stress-induced changes in optical properties, pigment and fatty acid content of Nannochloropsis sp.: implications for non-destructive assay of total fatty acids // Mar. Biotechnol. 2011. V. 13. № 3. P. 527-535.
7. Katana A., Kwiatowski J., SpalikK, Zakrys B. Phyloge-netic position of Koliella (Chlorophyta) as inferred from nuclear and chloroplast small subunit rDNA // J. Phycol. 2001. V. 37. P. 443-451.
8. Atkinson A., Gunning B., John P. Sporopollenin in the cell wall of Chlorella and other algae: ultrastructure, chemistry, and incorporation of 14C-acetate, studied in synchronous cultures // Planta. 1972. V. 107. № 1. P. 1-32.
9. Guiry M. "AlgaeBase." Retrieved May 13, 2011, from www.algaebase.org
10. Fawley M.W., Fawley K.P., Hegewald E. Taxonomy of Desmodesmus serratus (Chlorophyceae, Chlorophyta) and related taxa on the basis of morphological and DNA sequence data // Phycol. 2011. V 50. № 1. P. 23-56.
11. An S, Friedl T, Hegewald E. Phylogenetic relationships of Scenedesmus and Scenedesmus like coccoid green algae as inferred from ITS 2 rDNA sequence comparisons // Plant Biol. 1999. V. 1. № 4. P. 418-428.
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.