Phaeocystis - Phaeocystis

Phaeocystis
Schaum von Phaeocystis globosa.JPG
Phaeocystis globosa
Научная классификация
Домен:
Эукариоты
(без рейтинга):
Гаптофита
Учебный класс:
Prymnesiophyceae
Заказ:
Phaeocystales
Семья:
Phaeocystaceae
Род:
Phaeocystis

Лагергейм, 1893 г.

Phaeocystis это род водорослей, принадлежащих к Примнезиофит классу и большему подразделению Гаптофита.[1] Это широко распространенный морской фитопланктон и может работать в широком диапазоне температур (эвритермальный ) и солености (эвригалин ).[2] Представители этого рода обитают в открытом океане, а также во льдах.[3] Он имеет полиморфный жизненный цикл, варьирующийся от свободноживущих клеток до больших колоний.[2]

Способность образовывать плавучую колонию - один из уникальных атрибутов Phaeocystis - сотни клеток встроены в матрицу полисахаридного геля, размер которой может значительно увеличиваться во время цветет.[3] Самый большой Phaeocystis цветет в полярных морях: P. pouchetii на севере и P. antarctica на юге.[1] Этот интенсивный Phaeocystis продуктивность обычно сохраняется около трех месяцев, охватывая большую часть лета в Южном полушарии. Phaeocystis-обильные экосистемы обычно связаны с коммерчески важными запасами ракообразных, моллюсков, рыб и млекопитающих. Phaeocystis может оказывать негативное воздействие на более высокие трофические уровни морской экосистемы и, как следствие, на деятельность человека (например, рыбоводство и прибрежный туризм), образуя пахучую пену на пляжах во время спада цветения.[4]

Способность образовывать большие цветы и его повсеместность делают Phaeocystis важный вкладчик в океан цикл углерода.[5][6] Кроме того, Phaeocystis производит диметилсульфид (DMS), ключевой игрок в цикл серы.[7][8]

Распространение и жизненный цикл

Колонии Phaeocystis globosa.
Phaeocystis globosa в культуре. Масштабная линейка 500 мкм.
Phaeocystis antarctica колонии, важные фитопланктеры моря Росса, которые доминируют в начале сезона, цветут после отступления морского льда и экспортируют значительное количество углерода.[9]
Симбионты Phaeocystis внутри акантариевого хозяина
Флуоресцентная микроскопия фотосимбиотических акантариевых хозяев Phaeocystis симбионты. Красная флуоресценция - это аутофлуоресценция хлорофилла, позволяющая наблюдать измененную морфологию Phaeocystis хлоропласты. Зеленая флуоресценция соответствует красителю LysoTracker, который окрашивает пищеварительные органы. Симбионты не перевариваются.

Свободноживущие формы Phaeocystis распространены по всему миру и встречаются в различных морских средах обитания, включая прибрежные океаны, открытые океаны, полярные моря и морской лед.[10]В настоящее время к роду отнесены семь видов: P. antarctica, P. jahnii, P. globosa, П. Пушетти, П. scrobiculata (не в культуре), P. cordata, и P. rex.[11]Три вида (P. globosa, P. pouchetii, и P. antarctica) связаны с формированием цветения в богатых питательными веществами районах,[12] которые могут происходить либо естественно (например, в Море Росса, Гренландское море или Баренцево море ) или из-за антропогенных воздействий (например, в Южной бухте Северное море или Персидский залив ). В общем, P. globosa цветет в умеренных и тропических водах, тогда как P. pouchetii и P. antarctica лучше приспособлены к холодным температурам, преобладающим в арктических и антарктических водах, соответственно. Тем не мение, P. pouchetii также переносит более высокие температуры[13] и был замечен в умеренных водах.[14]

Сравнение генома показало, что РУБИСКО спейсерная область (находится в пластида ДНК между двумя субъединицами фермента 1,5-бисфосфаткарбоксилазы) высоко консервативна среди близкородственных колониальных Phaeocystis виды и идентичны в P. antarctica, P. pouchetii и два тепло-умеренных сорта P. globosa, с одной заменой основания в двух холодно-умеренных штаммах P. globosa.[15]

Phaeocystis могут существовать в виде свободноживущих клеток или колоний. Свободноживущие клетки могут иметь различную морфологию в зависимости от вида. Все виды могут существовать как чешуйчатые жгутиконосцы, и это единственная форма, которая наблюдалась для P. scrobiculata и P. cordata. Три вида наблюдались как колонии (P. globosa, P. pouchetii и P. antarctica), и они также могут существовать в виде жгутиков, лишенных чешуек и нитей.[16] В колониях Phaeocystis, кожа колонии может обеспечить защиту от мелких травоядных зоопланктона и вирусов.[17]

Хотя подозревается в других видах (P. pouchetii и P. antarctica) гаплоид-диплоидный жизненный цикл наблюдается только у P. globosa. В этом цикле половое размножение доминирует в формировании / прекращении цветения колонии, и два типа вегетативное размножение существовать.[16]

Воздействие на мировой океан

Род Phaeocystis является основным производителем 3-диметилсульфониопропионата (ДМСП), предшественника диметилсульфида (ДМС). Биогенный DMS составляет примерно 1,5 × 1013 г серы в атмосферу ежегодно и играет важную роль в глобальном круговороте серы, что может повлиять на образование облаков и, возможно, на регулирование климата.[1]

Симбиоз

Phaeocystis виды являются эндосимбионтами для акантарианец радиолярии.[18][19] Акантарии, собранные в разных океанских бассейнах, содержат разные виды Phaeocystis есть свои доминирующие симбионты: P. antarctica встречается как основной симбионт акантарий в Южном океане и P. cordata и P. jahnii являются одними из доминирующих симбионтов акантарий, собранных в теплых олиготрофных регионах Индийского и Тихого океанов.[18] Помимо описанного Phaeocystis видов, последовательности, принадлежащие к молекулярной кладе Phaeo02, часто составляют большинство симбиотических последовательностей, извлеченных из акантарий в регионах с теплой водой.[18][19] Спорный вопрос, представляет ли этот симбиоз истинный мутуализм, в котором выигрывают оба партнера. [20] В симбиотических условиях наблюдается крайнее клеточное ремоделирование. Phaeocystis, включая резкое увеличение количества хлоропластов и увеличенную центральную вакуоль.[18] [19] Это фенотипическое изменение, вероятно, вызвано хозяином для увеличения фотосинтетической продукции симбионтов, но если это делает симбиотические клетки неспособными к будущему делению клеток, симбиоз становится тупиком для Phaeocystis.[20] Симбиоз является экологически значимым, поскольку он создает горячие точки первичного производства в регионах с низким содержанием питательных веществ,[21] но еще предстоит определить, как симбиоз повлиял на Phaeocystis эволюция.

Рекомендации

  1. ^ а б c "исследование phaeocystis".
  2. ^ а б Шеманн, Вероник; Бекворт, Сильви; Стефельс, Жаклин; Руссо, Вероник; Ланселот, Кристиана (01.01.2005). «Цветение Phaeocystis в Мировом океане и механизмы их контроля: обзор». Журнал морских исследований. Ресурсы железа и океанические питательные вещества - развитие глобального экологического моделирования. 53 (1–2): 43–66. Bibcode:2005JSR .... 53 ... 43С. CiteSeerX  10.1.1.319.9563. Дои:10.1016 / j.seares.2004.01.008.
  3. ^ а б "Добро пожаловать на домашнюю страницу проекта секвенирования генома Phaeocystis antarctica".
  4. ^ Ланселот, К; Матот, S (1987). «Динамика весеннего цветения с преобладанием Phaeocystis в прибрежных водах Бельгии. I. Фитопланктонная деятельность и связанные параметры». Серия "Прогресс морской экологии". 37: 239–248. Bibcode:1987MEPS ... 37..239л. Дои:10.3354 / meps037239.
  5. ^ Смит, Уокер O .; Codispoti, Louis A .; Нельсон, Дэвид М .; Мэнли, Томас; Буски, Эдвард Дж .; Нибауэр, Х. Джозеф; Кота, Гленн Ф. (1991-08-08). «Важность цветения Phaeocystis в углеродном цикле высокоширотного океана». Природа. 352 (6335): 514–516. Bibcode:1991Натура.352..514S. Дои:10.1038 / 352514a0.
  6. ^ DiTullio, G.R .; Grebmeier, J.M .; Арриго, К. Р .; Lizotte, M.P .; Робинсон, Д. Х .; Leventer, A .; Barry, J. P .; VanWoert, M. L .; Данбар, Р. Б. (2000). "http://www.nature.com/doifinder/10.1038/35007061 ". Природа. 404 (6778): 595–598. Дои:10.1038/35007061. PMID  10766240. Внешняя ссылка в | название = (помощь)
  7. ^ Стефельс, Дж., Ван Бокель, W.H.M., 1993. Производство DMS из растворенного DMSP в аксенических культурах видов морского фитопланктона Phaeocystis sp., Мар. Ecol. Прог. Сер. 97, 11–18.
  8. ^ J, Стефельс; L, Дийкхейзен; WWC, Гискес (1995-07-20). «Активность DMSP-лиазы в весеннем цветении фитопланктона у голландского побережья, связанная с численностью Phaeocystis sp.» (PDF). Серия "Прогресс морской экологии". 123: 235–243. Bibcode:1995MEPS..123..235S. Дои:10,3354 / meps123235.
  9. ^ Бендер, С.Дж., Моран, Д.М., Макилвин, М.Р., Чжэн, Х., МакКроу, Дж. П., Баджер, Дж., Дитуллио, Г. Р., Аллен, А. Э. и Сайто, М. А. (2018) Phaeocystis antarctica: соединение молекулярных механизмов с биогеохимией железа ». Биогеонауки, 15(16): 4923–4942. Дои:10.5194 / bg-15-4923-2018.
  10. ^ Томсен, Х.А., Бак, К.Р., Чавес, Ф.П., 1994. Гаптофиты как компоненты морского фитопланктона. В: Грин Дж. К., Ледбитер, Б.С.С. (Ред.), Гаптофитные водоросли. Кларендон Пресс, Оксфорд, Великобритания, стр. 187–208.
  11. ^ Андерсен, Роберт А .; Бейли, Дж. Крейг; Деселле, Йохан; Проберт, Ян (2015-04-03). «Phaeocystis rex sp. Nov. (Phaeocystales, Prymnesiophyceae): новый одиночный вид, образующий многослойное чешуйчатое клеточное покрытие». Европейский журнал психологии. 50 (2): 207–222. Дои:10.1080/09670262.2015.1024287. ISSN  0967-0262.
  12. ^ Ланселот, К., Келлер, доктор медицины, Руссо, В., Смит-младший, В.О., Матот, С., 1998. Аутэкология морского гаптофита. Phaeocystis sp., В: Anderson, D.M., Cembella, A.D., Hallagraeff, G.M. (Ред.), Физиологическая экология вредоносного цветения водорослей, т. 41. Springer-Verlag, Берлин, стр. 209–224.
  13. ^ Baumann, M.E.M .; Lancelot, C .; Brandini, F.P .; Sakshaug, E .; Джон, Д. (1994). «Таксономическая идентичность космополитического prymnesiophyte Phaeocystis: морфологический и экофизиологический подход». Журнал морских систем. 5 (1): 5–22. Bibcode:1994JMS ..... 5 .... 5B. Дои:10.1016/0924-7963(94)90013-2.
  14. ^ Philippart, Catharina J.M .; Cadée, Gerhard C .; ван Раапхорст, Вим; Ригман, Рул (01.01.2000). «Долгосрочное взаимодействие фитопланктона и питательных веществ в мелководном прибрежном море: структура сообщества водорослей, баланс питательных веществ и потенциал денитрификации». Лимнология и океанография. 45 (1): 131–144. Bibcode:2000LimOc..45..131P. Дои:10.4319 / lo.2000.45.1.0131. ISSN  1939-5590.
  15. ^ Ланге, Мартин; Чен Юэ-Цинь; Медлин, Линда К. (2002-02-01). «Молекулярно-генетическое разграничение видов Phaeocystis (Prymnesiophyceae) с использованием кодирующих и некодирующих областей ядерного и пластидного геномов» (PDF). Европейский журнал психологии. 37 (1): 77–92. Дои:10.1017 / S0967026201003481. ISSN  1469-4433.
  16. ^ а б Руссо, Вероник; Кретьенно-Дине, Мари-Жозеф; Якобсен, Анита; Верити, Питер; Уиппл, Стюарт (13 апреля 2007 г.). «Жизненный цикл Phaeocystis: состояние знаний и предполагаемая роль в экологии». Биогеохимия. 83 (1–3): 29–47. Дои:10.1007 / s10533-007-9085-3. ISSN  0168-2563.
  17. ^ Верити, Питер Дж .; Brussaard, Corina P .; Nejstgaard, Jens C .; Леуве, Мария А. ван; Ланселот, Кристиана; Медлин, Линда К. (16 марта 2007 г.). «Текущее понимание экологии и биогеохимии Phaeocystis и перспективы будущих исследований» (PDF). Биогеохимия. 83 (1–3): 311–330. Дои:10.1007 / s10533-007-9090-6. ISSN  0168-2563.
  18. ^ а б c d Деселле, Йохан; Симо, Рафель; Гали, Марти; Варгас, Коломбан де; Колин, Себастьен; Desdevises, Ив; Биттнер, Люси; Проберт, Ян; Нет, Фабрис (30.10.2012). «Оригинальный режим симбиоза планктона открытого океана». Труды Национальной академии наук. 109 (44): 18000–18005. Bibcode:2012PNAS..10918000D. Дои:10.1073 / pnas.1212303109. ISSN  0027-8424. ЧВК  3497740. PMID  23071304.
  19. ^ а б c Марс Брисбин, Маргарет; Гроссманн, Мэри М .; Месроп, Лиза Ю .; Митараи, Сатоши (2018). «Разнообразие симбионтов внутри хозяина и расширенное поддержание симбионтов в фотосимбиотической Acantharea (Clade F)». Границы микробиологии. 9: 1998. Дои:10.3389 / fmicb.2018.01998. ISSN  1664-302X. ЧВК  6120437. PMID  30210473.
  20. ^ а б Десель, Йохан (30.07.2013). «Новые взгляды на функционирование и эволюцию фотосимбиоза планктона». Коммуникативная и интегративная биология. 6 (4): e24560. Дои:10.4161 / cib.24560. ЧВК  3742057. PMID  23986805.
  21. ^ Кэрон, Дэвид А .; Swanberg, Neil R .; Майклс, Энтони Ф .; Хоуз, Фрэнсис А. (1 января 1995 г.). «Первичная продуктивность планктонных саркодинов, несущих симбионты (Acantharia, Radiolaria, Foraminifera) в поверхностных водах вблизи Бермудских островов». Журнал исследований планктона. 17 (1): 103–129. Дои:10.1093 / планкт / 17.1.103. ISSN  0142-7873.