WikiDer > Циклотелла

Cyclotella

Циклотелла
Научная классификация е
Clade:SAR
Тип:Охрофита
Учебный класс:Bacillariophyceae
Заказ:Thalassiosirales
Семья:Stephanodiscaceae
Род:Циклотелла
(Кютцинг) де Бребиссон

Циклотелла это род диатомеи часто встречается в олиготрофный среды, как морские, так и пресноводные. Он принадлежит к семейству Stephanodiscaceae и отряду Thalassiosirales.[1] Этот род был впервые обнаружен в середине 1800-х годов и с тех пор стал зонтичным родом для почти 100 различных видов, наиболее изученных и наиболее известных. Cyclotella meneghiniana. Несмотря на то, что это один из самых доминирующих родов в условиях низкой продуктивности, он относительно мало изучен.[2]

Среда обитания Cyclotella традиционно характеризовалась как низкопродуктивная. мезотрофный или же олиготрофный пресноводная среда, но с C. meneghiniana появляясь в теплой, богатой питательными веществами среде, а также в среде с низкой продуктивностью, стало неясно, существует ли архетипическая водная среда для этого рода.[3]

Этимология

Название Cyclotella происходит от Греческий срок Киклос, что означает «круг». Хотя «круг» можно использовать для описания многих диатомовых водорослей, Циклотелла виды все они круглые и имеют поясную ленту, которая делает структуру организма похожей на колесо.[4]

История

Род Cyclotella был описан в 1838 г. Луи Альфонс де Бребиссон, французский ботаник и фотограф.[5] Бребиссон разделяет честь открытия рода с Фридрих Трауготт Кютцинг, немецкий фармацевт, ботаник и фиколог. И это несмотря на то, что ни один из этих ученых никогда не работал вместе и даже не контактировал друг с другом. Кютцинг был пионером в микробиологии, продемонстрировав разницу между диатомовыми водорослями и десмиды в немецкой исследовательской работе 1833 года. В 1849 году Кютцинг опубликовал обширную работу, описывающую 6000 различных водоросли виды, в том числе наиболее известный сегодня вид Cyclotella - C. meneghiniana.[6]

Как описывает Бребиссон в публикации 1838 г. Флора де Нормандия, Циклотелла «имеет более или менее удлиненно-яйцевидную форму, она вздута с обеих сторон, а когда ее центр прозрачен, она напоминает две трубчатые створки, соединенные вершинами (в переводе с французского)». Многие базы данных, тексты и представители научного сообщества называют весь род Cyclotella Cyclotella (Kützing) Brébisson.[6] Это полное название рода указывает на то, что Кютцинг первоначально открыл виды роды и поместил их в другой род, который затем был изменен Бребиссоном, который взял некоторые из тех же видов и поместил их в род Cyclotella.[оригинальное исследование?] После отличия Cyclotella от других видов диатомей было обнаружено около 100 различных видов этого рода, описанных и признанных таксономически.[нужна цитата]

Среда обитания и экология

Виды Cyclotella чаще всего встречаются в олиготрофный (бедная питательными веществами) среда. Чаще всего они встречаются в пресноводных средах, но их также можно найти в солоноватый а также морские среды обитания. Многие из пресноводных видов были обнаружены по всей территории Соединенных Штатов в стоячих водах.[7] Виды, которые чаще всего встречаются в морской среде: С. каспия, C. litoralis, C. meneghiniana, C. striata, и C. Stylorwn.

В исследовании, проведенном в 1974 г., было определено, что оптимальная осмолярный концентрация для роста в C. meneghiniana в среде 0,5 Осм / л.[8] Для справки: осмолярность морской воды в среднем составляет 1 Осм / л.[4] Морские диатомеи и водоросли в целом, как правило, процветают в более высоких осмолярный концентрации из-за повышенного присутствия углекислый газ и питательные вещества, которые должны использоваться в качестве пищи, но среда с низким содержанием растворенных веществ, которую Шоберт обнаружил, является наиболее оптимальной для роста C. meneghiana согласуется с большинством Циклотелла найдены в мезотрофных и олиготрофных средах с низкой продуктивностью. Виды циклотеллы были обнаружены в суровых водных средах, таких как холодные воды в северных регионах мира.[7]

Другое исследование Ван де Вейвера и Дессейна обнаружило новый вид Циклотелла, C. deceusteriana, в субантарктический область, край.[9] Одной из единственных экологических характеристик Cyclotella, которые присущи большинству ее видов, является то, что они обитают в стоячих или почти стоячих водах и неподвижны. Помимо этого, существует множество вариантов. Многие из Циклотелла было показано, что изученные виды обитают в водной среде с незначительным или высоким щелочной. C. distinguenda Известно, что он предпочитает щелочную воду, а C. gamma обнаружен в озерах с диапазоном pH от 7,2 до 7,8. Концентрация питательных веществ в местообитаниях Циклотелла виды меняется. C. sensulato был описан как доминирующий представитель как мезотрофных, так и олиготрофных сред,[2] как и многие, но обнаружено, что и C. atomus, и C. meneghiniana предпочитают среду, богатую питательными веществами. Температурные диапазоны также варьируются между видами; ранее упоминалось, что C. deceusteriana был обнаружен в субантарктических регионах, а C. gamma и C.quillensis были обнаружены на севере Соединенных Штатов и Саскачеван, соответственно. C. atomus, с другой стороны, был обнаружен в более теплых озерных отложениях в Калифорнии. Колонизация модели Циклотелла виды относительно однородны в том смысле, что большинство из них являются одиночными организмами. C. meneghinianaоднако, было описано, что они иногда живут колониями.[10] Конечно, предпочтение богатой питательными веществами среды C. meneghiniana противоречит выводам, упомянутым ранее.

Морфология

Размер Циклотелла зависит от вида. C. atomus имеет диаметр 5-7 мкм, тогда как C.quillensis может иметь диаметр до 24-54 мкм.[11] Самый изученный вид рода C. meneghiniana имеет диаметр 6-18 мкм. Как и все другие диатомеи, Циклотелла виды имеют прозрачные клеточные стенки. Они образуют оболочки из биокремнезема, используя растворенные кремний и углерод приобретены различными путями разделения углерода.

Другие материалы Циклотелла виды используют для биосинтеза клеточной стенки полупроводники оксиды металлов и внеклеточные волокна из хитин. Главная алломорф хитина, который чаще всего встречается у диатомовых водорослей, является α-хитин, но Циклотелла и Thalassiosira содержат алломорф β-хитина. Поли N-ацетил глюкозамин цепочки ориентированы параллельно и содержат межмолекулярные водородные связи.

Цепочки связей и водородные связи между молекулами образуют паракристаллический матрица β-хитина. Эта матрица содержит поры, достаточно большие для растворитель доступен в водной экосистеме, в которой Циклотелла виды находятся внутри, чтобы войти в матрицу и раздуть структуру.[12]

Диатомовые водоросли уникальны в том смысле, что у них есть клапаны, созданные двумя половинами диатомового теста. Cyclotella spp. не являются исключением, так как образуют верхнюю и нижнюю части стены. Поясные ленты, которые поддерживают клапаны, представляют собой тонкие полоски кремнезема и в конечном итоге ограничивают ячейку. У каждого клапана есть две центральные трубки, пересекающие его поверхность и встречающиеся посередине у центрального узла. В морфология из Циклотелла клеточная стенка и ее створки - важные черты, которые отличают виды друг от друга. У каждого вида есть тангенциально волнистые клапаны по всей клеточной стенке, независимо от их длины, ширины и концентрации.[13] Фрустулы содержат ареолы, то есть отверстия, которые обеспечивают прохождение питательных веществ и экссудаты через клеточную стенку для пропитания. Считается, что характеристики этих ареол вызывают различия в механической прочности и метаболизме между разными клетками.[14]

Как и другие монорафидные диатомовые водоросли, Cyclotella frustules можно охарактеризовать как гетеровальварную. Клеточная стенка и клеточная мембрана - это то, что на данный момент известно как то, что отличает Cyclotella от других родов диатомовых водорослей. В цитоплазматический Предполагается, что компоненты аналогичны тем, что есть у других диатомовых водорослей. В C. meneghiniana, гранулы разбросаны и прикреплены к хроматофор по всей цитоплазме. Род фотосинтетический как и все другие диатомовые водоросли, поэтому все виды содержат одну или несколько пиреноиды пройденный тилакоид мембрана и хлоропласт в пределах эндоплазматический ретикулум.

Диктиосомы также присутствуют в цитоплазме, находятся в непосредственной близости от ядра и составляют аппарат Гольджи. Было обнаружено, что ядро ​​меняет местоположение в C. meneghiniana на протяжении поколений в результате постепенного уменьшения диаметра клеток.[15]

Жизненный цикл

C. meneghiniana делится пополам во время бесполое размножение. Половинки разделены различием между двумя клапанами для каждой ячейки. У каждого из двух потомков, которые возникают в результате деления клетки, есть один из двух клапанов от родительской клетки. Во время разделения родительской клетки цитоплазма образует два дочерних клапана, которые будут дополнять унаследованные родительские клапаны в потомстве после завершения воспроизводства.

Клапаны-потомки образуются в пузырьках отложения кремнезема, которые постепенно увеличиваются в размерах и разделяются на два разных клапана-потомка. Родительские клапаны становятся шаблоном для формирования дочерних клапанов, при этом структура бороздок и центральной клеточной области также наследуется. Однако идеально дополнение не происходит в каждом поколении, что может привести к последовательным поколениям, унаследовавшим деформированный родительский клапан, который изначально был деформированным дочерним клапаном в предыдущем поколении. Сходство створок потомства с родительскими створками определяется гибкостью поясных лент; другие факторы неизвестны.[14] Вегетативное деление клеток происходит на протяжении сотен поколений. C. meneghiniana, при этом диаметры клеток потомков постепенно уменьшаются. Независимо от гибкости поясов и функциональности вегетативная клетка деления, есть точка, где диаметр C. meneghiniana потомство опускается ниже определенного порогового диаметра. Было замечено, что в этот момент специфические для вида экологические стимулы вызывают изменение отбесполое размножение к половому размножению.

Половое размножение происходит при гаметы формируется при достижении порога. В процессе мейоза самец Циклотелла клетки высвобождают сперма и женщина Циклотелла клетки развиваются и яйцеклетки внутри двух клапанов. После оплодотворения яйца зигота образуется из союза двух гамет. Затем зигота превращается в ауксофор (2n). После завершения полового размножения диаметр потомства снова становится больше и снова превышает пороговое значение, что позволяет производить еще несколько сотен поколений за счет бесполого деления ауксофоров.

Биохимия

Несмотря на то, что о внутренней морфологии Циклотелла, было проведено значительное количество исследований этого рода молекулярная биология и геном. C. cryptica был идентифицирован как маслянистая диатомовая водоросль с большим содержанием триацилглицерина. Его геном было идентифицировано, чтобы содержать много метилированный повторяющиеся последовательности, которые должны функционировать как способ ограничения появления Транспозиция ДНК. C. cryptica Было обнаружено, что у него очень эффективный липидный обмен, который необходим для его высокого производства триацилглицерина.[16]

Другое исследование, проведенное в 1992 году, показывает, что C. meninghiana имеет самый большой геном и множество повторов последовательностей среди всех видов диатомовых водорослей до этого конкретного исследования.[17] В C. meninghiana один только геном хлоропластов имеет огромное количество эквимолярный инверсионные изомеры. Многие из этих изомеров различаются по своей ориентации по сравнению с аналогами с однокопийными последовательностями. У этого вида, согласно находкам, еще есть прокариотический и кластеры генов наземных растений, а также опероны. По сравнению со многими другими исследованиями диатомовых водорослей и хлоропластов растений, C. meninghiana имеет разнообразно перестроенный порядок генов для единичных копий в его геноме.[нужна цитата]

Летописи окаменелостей

Окаменелости из Циклотелла обычно не обнаруживаются, однако было обнаружено несколько видов, окаменевших в пресноводных экосистемах. Комплексы окаменелостей были обнаружены в ледниковом и межледниковом сегментах. Касательно трофические уровни, они были найдены в олиготрофный и мезотрофные реки в Европе и Средиземноморские регионы. Частое открытие C. distinguenda окаменелости привели к консенсусу, что они обычно имеют волнистую центральную область.

Образец C. distinguenda был найден в Агиос Флорос фен, на юго-западе Пелопоннес, Греция. Окаменелый образец датируется 5700–5300 годами назад. Поддержка признания нового вида диатомовых водорослей, C. paradistinguenda, был предложен после просмотра выборки C. distinguenda (20). C. paradistinguenda датируется 4600 лет назад. Различия между двумя видами также можно описать в различиях в стратиграфический распределения между ними, как C. paradistinguenda был обнаружен в верхней органической последовательности образца по сравнению с C. distinguenda (20).

Другой образец Cyclotella был найден в Озеро Петен-Ица, низина Гватемала. Недавно обнаруженные виды диатомовых водорослей оказались окаменелыми, морфологически отличными от других. Циклотелла виды (21). Один из видов получил название С. petenensis. Другой вид был назван C. cassandrae, характеризуется его эллиптической формой створки в паре с его грубыми бороздками. В частности, он имеет разбросанное кольцо центральных фултопортулов (21). Обнаружение окаменелостей не всегда является достаточно надежным способом определения нового вида в филуме диатомовых водорослей, учитывая, что определение лежащих в основе механизмов, основанных на морфологической изменчивости, ненадежно. Лучше всего использовать как морфологические, так и палеоэкологические данные, полученные из образцов - их часто трудно получить только по окаменелостям (20).

Рекомендации

  1. ^ Kociolek, J.P .; Balasubramanian, K .; Blanco, S .; Coste, M .; Ector, L .; Liu, Y .; Куликовский, М .; Lundholm, N .; Ludwig, T .; Потапова, М .; Rimet, F .; Sabbe, K .; Sala, S .; Sar, E .; Taylor, J .; Van de Vijver, B .; Wetzel, C.E .; Williams, D.M .; Витковски, А .; Витковски, Дж. (2020). "Циклотелла (Ф. Т. Кютцинг) А. де Бребиссон, 1838". Черви. Всемирный регистр морских видов. Получено 11 мая 2020.CS1 maint: использует параметр авторов (связь)
  2. ^ а б Сарос, Дж. Э., Андерсон, Нью-Джерси (2015). Экология планктонной диатомовой водоросли Cyclotella и ее значение для исследований глобального изменения окружающей среды. Биол Рев Камб Филос Соц. 90 (2). 522-41.
  3. ^ Танака, Хироюки (2007). Таксономические исследования родов Cyclotella (Kützing) Brébisson, Discostella Houk Et Klee и Puncticulata Håkansson в семействе Sephanodiscaceae Glezer Et Makarova (Bacillariophyta) в Японии. Дж. Крамер. ISBN 978-3-443-57044-6.
  4. ^ а б Бребиссон, [Л.] А. де (1838). Соображения по поводу диатомовых водорослей и эссе единственной классификации жанров и эссеес appartenant à cette famille, par A. de Brébisson, auteur de la Flore de Normandie, и т. Д. Pp. [I], [1] -20, [4, ошибка]. Falaise & Paris: Brée l'Ainée Imprimeur-Libraire; Meilhac.
  5. ^ Хоканссон Х. (2002). Подборка и оценка видов родов Stephanodiscus, Cyclostephanos и Cyclotella с новым родом семейства Stephanodiscaceae. Диатомовые исследования. 17 (1): 1-139.
  6. ^ а б Кютцинг, Ф. (1844 г.). Die kieselschaligen Bacillarien oder Diatomeen. Нордхаузен. 30. 1-152
  7. ^ а б Hasle, G.R., and E.E. Syvertsen. (1997). Морские диатомеи. В: Томас К.Р. (Ред.) Идентификация морского фитопланктона. Академическая пресса.
  8. ^ Шоберт, Б. (1974). Влияние водного стресса на метаболизм диатомовых водорослей I. Осмотическая резистентность и накопление пролина у Cyclotella meneghiniana. Zeitschrift für Pflanzenphysiologie. 74 (2). 106-120.
  9. ^ Ван де Виджвер, Барт и Дессейн, Стивен. (2018). Cyclotella deceusteriana, новый центрический вид диатомовых водорослей (Bacillariophyta) из субантарктического региона. Фитотакса. 333 (1).
  10. ^ Лоу, Р.Л. (1975). Сравнительная ультраструктура створок некоторых видов Cyclotella (Bacillariophyceae) Journal of Phycology. 11 (4): 415-424.
  11. ^ Бейли, Л. (1922). Диатомовые водоросли из озер Куилл, Саскачеван и Эйрдри, Альберта, Вклад в канадскую биологию, 11 (1): 157-165.
  12. ^ ЛеДафф, П., и Роррер, Г. Л. (2019). Образование внеклеточных нановолокон β-хитина при периодическом культивировании морской диатомеи Cyclotella sp. при ограничении кремния. Журнал прикладной психологии, 31 (6), 3479–3490.
  13. ^ Тессон, Б., Хильдебранд, М. (2010). Динамика морфогенеза клеточной стенки кремнезема у диатомовых водорослей Cyclotella cryptica: формирование субструктуры и роль микрофиламентов. Журнал структурной биологии. 169 (1). 62-74.
  14. ^ а б Широкава Ю., Симада М. (2016). Цитоплазматическое наследование клеточной структуры родитель-потомок у клональной диатомовой водоросли Cyclotella meneghiniana. Труды Королевского общества Б. 283 (1842 г.).
  15. ^ Хупс, Х.Дж., Флойд, Г.Л. (1979). Ультраструктура центральной диатомовой водоросли Cyclotella meneghiniana: развитие вегетативных клеток и ауксоспор. Phycologia. 18 (4). 424-435.
  16. ^ Траллер, Дж. К., Кокус, С. Дж., Лопес, Д. А. и другие. (2016). Геном и метилом маслянистой диатомовой водоросли Cyclotella cryptica обнаруживают генетическую гибкость в отношении фенотипа с высоким содержанием липидов. Биотехнология Биотопливо. 9 (258).
  17. ^ Bourne, C.E.M. (1992). Структура ДНК хлоропластов, изменчивость и филогения у близкородственных видов Cyclotella. Издание диссертаций ProQuest.
  • Кроуфорд, Б.Дж., Берк, Р.Д. (2004). Развитие морских ежей, асцидий и других беспозвоночных Deuterostomes: экспериментальные подходы. Методы клеточной биологии. 74 (1). 411–441.
  • Харви, Б.П., Агостини, С., Кон, К., Вада, С., Холл-Спенсер, Дж. М. (2019). Диатомовые водоросли доминируют и изменяют морские пищевые сети при повышении концентрации CO2. Разнообразие. 11 (12). 242.
  • Раунд, Ф.Э., Кроуфорд, Р.М. И Манн, Д. (1990). Диатомовые водоросли. Биология и морфология родов. Издательство Кембриджского университета, Кембридж.
  • Сполдинг, С., Эдлунд, М. (2008). Циклотелла. У диатомовых водорослей Северной Америки. Получено 2 апреля 2020 г., из https://diatoms.org/genera/cyclotella