| Thalassiosira | |
|---|---|
_-_Thalassiosira_sp._-_400x_(14281808022).jpg/440px-Diatomee_-_Diatom_(fossile)_-_Thalassiosira_sp._-_400x_(14281808022).jpg) | |
| Ископаемые виды Thalassiosira | |
| Научная классификация | |
| Домен: | |
| (без рейтинга): | |
| Суперфилум: | |
| Учебный класс: | |
| Заказ: | |
| Семья: | |
| Род: | Thalassiosira П. Т. Клив , 1873 исправил. Хасл , 1973 |
| Разновидность | |
См. Текст | |
_-_Thalassiosira_sp._-_400x_(14281808022).jpg){kind=link}
Thalassiosira - это род центрических диатомовых водорослей, включающий более 100 морских и пресноводных видов. Это разнообразная группа фотосинтезирующих эукариот, составляющих жизненно важную часть морских и пресноводных экосистем, в которых они являются основными производителями и важны для круговорота углерода [1]
Thalassiosira - это разнообразный род, однако один из видов этого рода, T. pseudonana , приобрел особое значение как первый морской фитопланктон, геном которого был секвенирован. T. pseudonana с тех пор стала ключевым модельным организмом для изучения физиологии диатомовых водорослей. Т. pseudonana генома выявлены новые гены для внутриклеточного транспорта и метаболизма в диатомовых. [2] Этот вид снова использовался для разработки методов генетической обработки диатомовых водорослей [3] и для изучения биоминерализации кремнезема. [4]
Фон [ править ]
Талассиозира была впервые описана в 1873 г. П. Т. Кливом. [5] Затем этот род был охарактеризован с помощью просвечивающей электронной микроскопии в 1950-х годах и сканирующей электронной микроскопии в 1960-х, что привело к более глубокому пониманию определяющих морфологических особенностей рода и последующему распознаванию более 100 видов [6]
Вид Thalassiosira , T. pseudonana , был выбран в качестве первого морского эукариотического фитопланктона, подвергшегося полному секвенированию генома из-за его небольшого размера в 34Mb генома. В результате T. pseudonana послужила модельным организмом для понимания биологии диатомовых водорослей. Секвенирование всего генома, транскриптомика и протеомика T. pseudonana выявили новые пути биогенеза кремния, фосфорного стрессового ответа, внутриклеточного транспорта и метаболизма у морских диатомовых водорослей. [2] [7] [8] Недавние генетические исследования с использованием последовательностей гена рибосомной РНК также позволили лучше различать и классифицировать виды Thalassiosira. [1]
Описание [ править ]
Это конфокальное изображение показывает диатомовых клеточной стенки (голубая), хлоропласты (красный), ДНК (синяя), мембраны и органеллы (зеленый).
Thalassiosira бывает самых разных форм, от коробчатой до цилиндрической, дискообразной или сферической. [9] Некоторые клетки Thalassiosira встречаются по отдельности, а другие образуют цепочки. У Thalassiosira клеточная стенка из кремнезема, известная как панцирь. [5] Thalasiosira имеет несколько дискоидных пластид и круглый клапан, который содержит поры, расположенные рядами или дугами, открывающиеся наружу. Край мантии клапана покрыт серией полос. Различные виды Thalassiosira можно идентифицировать по морфологическим характеристикам их ареол и отросткам на створке. [10]Во время формирования колонии Thalassiosira высвобождает хитиновые филаменты посредством упорных процессов, известных как fultoportulae. Экструдируя хитиновые волокна и тем самым увеличивая сопротивление, Thalassiosira может замедлить скорость их опускания. [2]
Среда обитания и экология [ править ]
Thalassiosira населяют разнообразные среды обитания, как морские, так и пресноводные. Следует отметить, что они являются жизненно важными производителями сырья в умеренных и полярных регионах. [1] Thalassiosira может процветать при низких температурах и освещении, а также в смешанных водах, и поэтому они составляют большую часть цветения диатомовых водорослей весной в регионах с умеренным климатом, таких как воды Канады и Аляски. [10] Виды этого рода также способны создавать защитные нити против зоопланктона, что позволяет им выжить в условиях хищничества, которое обычно сдерживает цветение фитопланктона.
Виды Thalassiosira разнообразны как по своей экологии, так и по физиологии, с различными механизмами хранения азота или потребностями в железе. Концентрация железа, температура и доступность макроэлементов были определены как важные факторы для состава сообществ видов Thalassiosira в морских водах. [1]
Генетика [ править ]
Филогенетические исследования, основанные на генах 18S рРНК, выявили несколько клад внутри Thalassiosira , общей парафилетической группы внутри семейства Thalassiosirales. [11] Отношения видов внутри клад еще предстоит выяснить.
Последовательность генома T. pseudonana выявила множество особенностей, которые отличают диатомей от других эукариот. Например, факторы транскрипции теплового шока составляют большинство факторов транскрипции в геноме T. pseudonana , хотя они менее распространены у других эукариот. [2] Также его отличает от других эукариотических геномов относительное отсутствие рецепторных киназ и рецепторов, связанных с G-белком. Более конкретно для диатомовой биологии, понимание биохимии кремния у диатомовых водорослей было улучшено открытием генов, участвующих в поглощении кремниевой кислоты и белков, участвующих в везикулах для осаждения кремнезема.
Неожиданным открытием генома T. pseudonana стало присутствие генов, кодирующих ферменты для полного цикла мочевины, что было беспрецедентным для фотосинтезирующих эукариот. [2] Диатомовые водоросли, как известно, используют фермент уреазу для катализа распада мочевины, и поэтому не предполагалось, что им нужны механизмы для ее выведения в виде отходов. Любопытно, что цикл мочевины T. pseudonana участвует в других метаболических путях, которые способствуют биосинтезу белка и, возможно, хранению энергии.
Жизненный цикл [ править ]
Thalassiosira может подвергаться как бесполому, так и половому размножению в процессах, общих для других диатомовых водорослей. [12] Во время бесполого размножения родительская клетка делится на две дочерние клетки неравного размера - одна равна по размеру родительской, а другая меньше. Это ограничение размера во время митотического деления связано с наличием жесткой клеточной стенки из кремнезема. В результате при многократном делении клетки размер каждой дочерней клетки будет уменьшаться. Чтобы справиться с уменьшением размера клеток, Thalassiosira может перейти к половому размножению, которое запускается рядом факторов окружающей среды, которые недостаточно изучены, когда клетки достигают критически малого размера. [13]При половом размножении сперма и яйцеклетка, которые могут возникнуть из одной клетки, сливаются, образуя диплоидную зиготу, которая называется ауксоспорой. Затем это потомство может появиться из родительской панциря (кремнеземная стенка) и реконструировать собственную клеточную стенку, становясь, таким образом, клеткой большего размера.
История окаменелостей [ править ]
Геологическая летопись Thalassiosira датируется 13,82 миллиона лет назад. [9] Летопись окаменелостей как пресноводных, так и морских организмов Thalassiosira обширна, хотя пресноводная коллекция охарактеризована более подробно. [14]
Практическое значение [ править ]
T. pseudonana особенно полезен для молекулярных исследований из-за небольшого размера генома. Он выявил новые пути биосинтеза кремнезема, которые включают поглощение монокремниевой кислоты из морской среды, внутриклеточный транспорт к специализированным везикулам, а также специализированные ферменты и пептиды, управляющие синтезом кремнезема. [4]
Биосинтез кремнезема, для которого вид T. pseudonana стал модельным организмом для изучения, представляет особый интерес в контексте инженерной нанотехнологии кремнезема. [2] Например, модифицированная T. pseudonana была исследована как везикула для доставки лекарств при лечении рака. [15]
Thalassiosira , среди других диатомовых водорослей, также считается потенциально полезным источником липидов для биотоплива. В частности, было показано , что T. weissflogii снижает синтез диоксида кремния, одновременно регулируя выработку триацилглицеринов при культивировании в условиях ограничения азота. [16]
Научная классификация [ править ]
Chromista, Harosa, Heterokonta, Ochrophyta, Bacillariophyceae, Coscinodiscophycidae, Thalassiosiranae, Thalassiosirales, Thalassiosiraceae, Thalassiosira [17]
|
Ссылки [ править ]
- ^ a b c d Дре Чаппелл, П., Уитни, Лос-Анджелес, Хэддок, Т.Л., Менден-Деуэр, С., Рой, Э.Г., Уэллс, М.Л., и Дженкинс, Б.Д. (2013). Thalassiosira spp. состав сообщества меняется в ответ на химическое и физическое воздействие в северо-восточной части Тихого океана. Границы микробиологии, 4 (SEP), 273. https://doi.org/10.3389/fmicb.2013.00273
- ^ Б с д е е Армбруст, Е. (2004). Геном диатомовой водоросли Thalassiosira pseudonana: экология, эволюция и метаболизм. Наука, 306 (5693), 79–86. https://doi.org/10.1126/science.1101156
- Перейти ↑ Poulsen, N., Chesley, PM, & Kröger, N. (2006). Молекулярно-генетические манипуляции с диатомей Thalassiosira pseudonana (Bacillariophyceae). Journal of Phycology, 42 (5), 1059–1065. https://doi.org/10.1111/j.1529-8817.2006.00269.x
- ^ Б Sumper, М., & Brunner, Е. (2008, 23 мая). Биоминерализация кремнезема в диатомовых водорослях: модельный организм Thalassiosira pseudonana. ChemBioChem. https://doi.org/10.1002/cbic.200700764
- ^ a b Миранда, С.В., Гири, доктор медицины, и Гири, Г. (2015, 19 июня). Thalassiosira Cleve, 1873: водорослевое основание. Получено 30 марта 2020 г. с https://www.algaebase.org/search/genus/detail/?genus_id=43768&-session=abv4:AC1F24C807fd0012FBNw3B92519A.
- ^ (Bacillariophyta) виды, редко встречающиеся в прибрежных водах Бразилии. Braz. J. Biol (Том 69).
- ^ Dyhrman, ST, Дженкинс, BD, Rynearson, TA, Сайто, MA, Mercier, ML, Александр Х., ... Heithoff, A. (2012). Транскриптом и протеом диатомовых водорослей thalassiosira pseudonana обнаруживают разнообразный фосфорный стрессовый ответ. PLoS ONE, 7 (3), e33768. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0033768
- Перейти ↑ Mock, T., Samanta, MP, Iverson, V., Berthiaume, C., Robison, M., Holtermann, K.,… Armbrust, EV (2008). Профилирование экспрессии всего генома морской диатомеи Thalassiosira pseudonana позволяет идентифицировать гены, участвующие в биопроцессах кремния. Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки, 105 (5), 1579–1584. https://doi.org/10.1073/pnas.0707946105
- ^ a b Диатомовые водоросли - Thalassiosira. (nd). Получено 27 февраля 2020 г. с https://algaeresearchsupply.com/pages/the-diatom-thalassiosira.
- ^ а б Харрис, А., Медлин, Л., Льюис, Дж., Джонс, К., Д. Харрис, А.С., Медлин, Л.К., и Джонс, К.Дж. (1995). Виды Thalassiosira (Bacillariophyceae) из шотландского морского озера. Европейский журнал психологии, 30 (2), 117–148. https://doi.org/10.1080/09670269500650881
- ^ Hoppenrath, М., Beszteri, Б., Drebes Г., Halliger, Х., Ван Beusekom, JEE, Яниш S., & Уилтшир, К. Х. (2007). Виды Thalassiosira (Bacillariophyceae, Thalassiosirales) в Северном море в районах Гельголанд (Немецкая бухта) и Зильт (Северо-Фризское ваттовое море) - первый подход к оценке разнообразия. Европейский журнал психологии, 42 (3), 271–288. https://doi.org/10.1080/09670260701352288
- ^ Мур, ER, Буллингтон, Б.С., Вайсберг, AJ, Цзян, Ю., Чанг, Дж., И Холзи, KH (2017). Морфологические и транскриптомические доказательства индукции полового размножения аммонием у Thalassiosira pseudonana и других центрических диатомовых водорослей. PLOS ONE, 12 (7), e0181098. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0181098
- Перейти ↑ Armbrust, EV (1999). Идентификация нового семейства генов, выраженного в начале полового размножения у центральной диатомовой водоросли Thalassiosira weissflogii. Прикладная и экологическая микробиология, 65 (7), 3121–3128. https://doi.org/10.1128/aem.65.7.3121-3128.1999
- ^ Alverson, AJ (2014). Время перехода от морской воды к пресной в отряде диатомовых водорослей Thalassiosirales. Палеобиология, 40 (1), 91–101. https://doi.org/10.1666/12055
- ^ Delalat, Б. Шеппард, VC, Раси Ghaemi, S., Rao, S., Prestidge, Калифорния, McPhee Г., ... Voelcker, NH (2015). Адресная доставка лекарств с использованием генно-инженерного биокремнезема диатомовых водорослей. Nature Communications, 6 (1), 1–11. https://doi.org/10.1038/ncomms9791
- ^ D'Ипполито, Г., Sardo А., Париж, Д., Велла, FM, Adelfi, М., Ботт, П., ... Fontana, A. (2015). Потенциал липидного обмена у морских диатомовых водорослей для производства биотоплива. Биотехнология для биотоплива, 8 (1), 28. https://doi.org/10.1186/s13068-015-0212-4
- ^ Thalassiosira pseudonana Hasle и Хеймдалль, 1970. (2005, 30 марта). Получено 31 марта 2020 г. с сайта http://www.marinespecies.org/aphia.php?p=taxdetails&id=148934.
Дальнейшие ссылки [ править ]
- Рост Thalassiosira fluviatilis с ограничением питательных веществ и света в непрерывном культивировании с последствиями для роста фитопланктона в океане. EA Laws, TT Bannister - Лимнология и океанография, 1980
- Влияние химического состава железа в водной среде на поглощение железа прибрежными диатомовыми водорослями Thalassiosira weissflogii. М.А. Андерсон, Ф.М.М. Морель, Лимнология и океанография, 1982 г.
Внешние ссылки [ править ]
- Данные, относящиеся к Thalassiosira в Wikispecies
- СМИ, связанные с Thalassiosira на Викискладе?
