№ 2 (32) 2023


по Материалам XVIII Международной научной конференции диатомологов «Диатомовые водоросли: морфология, биология, систематика, экология, флористика, палеогеография, биостратиграфия», посвящённой памяти выдающихся российских диатомологов
Н.И. Стрельниковой и Л.Я. Каган (28.08.2023 - 03.09.2023)


Генетическое разнообразие некоторых распространенных видов диатомовых водорослей 

Genetic diversity of some common diatom species

 

Кезля Е.М.1, Ризаев Ш.Ю.1, Лупандин-Петренко К.С.2, Рассадкин П.С.2, Фундовой Д.И.2, Куликовский М.С.1

Elena M. Kezlya, Shukrullo Yu. Rizaev, Kirill S. Lupandin-Petrenko,
Pavel S. Rassadkin, Dmitriy I. Fundovoy, Maxim S. Kulikovskiy

 

1Институт физиологии растений имени К.А. Тимирязева РАН (Москва, Россия)
2Мурманский Арктический университет (Мурманск, Россия)

 

УДК 582.261.5

 

Изучение генетического разнообразия широко распространенных таксонов имеет первостепенное значение для уточнения экологических предпочтений различных генетических линий в пределах видовых комплексов. Работа посвящена изучению генетического разнообразия некоторых распространенных видов диатомовых водорослей, выделенных из водоемов на территории Московской, Ярославской и Тверской областей.

Ключевые слова: Bacillariophyceae; диатомовые водоросли; генетическое разнообразие; 18S; ITS рДНК; rbcL

 

Использование интегративного подхода в изучении диатомовых водорослей все чаще выявляет высокое генетическое разнообразие среди широко распространенных видов. Так, в ряде исследований показано, что Sellaphora pupula представляет собой парафилетическую группу, при этом морфологические синапоморфии для разделения видов четко не определены (Evans et al. 2008, Mann and Poulícková, 2019). На примере всестороннего изучения 70 штаммов Pinnularia borealis выделенных из различных местообитаний по всему миру Pinseel et al. (2019) выделили 10 филогенетических линий. При этом анализ морфологических характеристик с использованием светового и сканирующего электронного микроскопов, а также цитологические исследования не выявили четких дифференцирующих морфологических критериев (минимальный и максимальный диапазоны размеров клеток всех филогенетических линий перекрывались). Филогеографическая структуризация также не была обнаружена. В результате изучения морфологии, ультраструктуры и филогении 25 штаммов космополитного вида Hantzschia amphioxys Maltsev et al. (2021) выделили 7 видов из которых пять были описаны как новые для науки. Напротив, в недавней работе Van de Vyve et al. (2022), посвященной исследованию сообществ планктонных диатомовых водорослей Чилийских озер, показано, что филогенетический анализ большинства обычных видов из родов Aulacoseira и Asterionella (A. formosa) не выявил криптическое разнообразие, за исключением комплекса Aulacoseira granulata. Таким образом показано, что чилийские штаммы тесно связаны с популяциями в Северном полушарии. Для A. granulata филогения на основе последовательности гена rbcL выявила четыре разных линии, включая разновидность A. granulata var. angustissima. В результате, авторы предполагают, что этот таксон представляет комплекс видов и требует дальнейшего всестороннего изучения. Современные подходы метабаркодирования позволяют оценить генетическое разнообразие в больших географических масштабах и вывить взаимосвязи генетических линий и их экологических предпочтений. Так, Pérez- Burillo et al. (2021) обнаружили генетическую вариабельность внутри распространенных видов Achnanthidium minutissimum и Fistulifera saprophila. Авторы указывают, что широкая экологическая толерантность некоторых видов диатомовых водорослей является результатом перекрывающихся предпочтений среди генотипов. Некоторые генетические линии внутри вида различаются по своим экологическим свойствам и демонстрируют различные модели распределения.

Таким образом, изучение генетического разнообразия широко распространенных таксонов имеет первостепенное значение для уточнения экологических предпочтений различных генетических линий в пределах видовых комплексов. Эти данные являются основой для понимания биогеографического распределения таксонов и, в дальнейшем, для разработки точных биологических индексов в программах биомониторинга.

Материалом данной работы послужили образцы планктона и бентоса, собранные в 2022 году на 3 водохранилищах и 4 озерах: Учинское водохранилище, Озернинское водохранилище, озеро Большое, озеро Глубокое (Московская область), озеро Плещеево, озеро Неро (Ярославская область), Иваньковское водохранилище (в районе н.п. Городня, Тверская область). Отбор проб проводили по стандартным методикам три раза в течении сезона (в мае, августе и октябре). Всего собрано и обработано 42 пробы. Выделение моноклональных культур микроводорослей проводили в лаборатории молекулярной систематики водных растений ИФР РАН в течение недели после отбора на инвертированном микроскопе ZeissAxioVert A1. Стеклянной микропипеткой Пастера выделяли из пробы отдельные клетки, промывали в нескольких каплях дистиллированной воды и помещали в лунку (300 мкл) планшета для иммуноферментного анализа с жидкой питательной средой WC. Далее планшеты помещали на 3 недели в климатическую камеру при температуре +20… +22°C и искусственном освещении с циклом 14 часов освещения и 10 часов темноты. После трех недель роста альгологически чистые культуры переносили в чашки Петри и оставляли еще на 2-3 недели в климатической камере для нарастания биомассы. Выделение ДНК из полученных штаммов проводили с использованием готового набора ChelexTM 100 Molecular Biology Grade Resin согласно инструкции производителя. В качестве генетических маркеров для филогенетического анализа использовали 18S, ITS рДНК и rbcL.

Всего было получено 223 моноклональных культуры водорослей. Таксономический состав включает 9 классов, 36 родов и 65 видов. Из распространенных видов диатомовых отмечены Aulacoseira granulata (Ehrenberg) Simonsen, A. ambigua (Grunow) Simonsen, Fragilaria crotonensis Kitton, Stephanocyclus meneghiniana (Kützing) Kulikovskiy, Genkal et Kociolek. Эти виды активно вегетировали не менее чем в четырех водоемах в течение весенне-летнего периода. В докладе будут обсуждены морфологические особенности штаммов, их генетическое разнообразие и филогения.

 

Работа выполнена в рамках при поддержке гранта РНФ 22-24-00965.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов, требующего раскрытия в данной статье.

 

Список литературы

  1. Evans K.M., Wortley A.H., Simpson G.E., Chepurnov V.A., Mann D.G. A molecular systematic approach to explore diversity within the Sellaphora pupula species complex (Bacillariophyta). // J. Phycol. 2008. V.44. P. 215–231. https://doi.org/10.1111/j.1529-8817.2007.00454.x
  2. Mann D.G., Poulíˇcková A. Homothallism, morphology and phylogenetic position of a new species of Sellaphora (Bacillariophyta), S. pausariae // Plant Ecol. Evol. 2019. V.152. P. 203–218. https://doi.org/10.5091/plecevo.2019.1626
  3. Maltsev Y., Maltseva S., Kociolek J.P., Jahn R., Kulikovskiy M. Biogeography of the cosmopolitan terrestrial diatom Hantzschia amphioxys sensu lato based on molecular and morphological data. // Scientific Reports 2021. V.11(1). P. 1–19.
  4. Pérez-Burillo J., Trobajo R., Leira M., Keck F., Rimet F., Sigró J., Mann D.G. DNA metabarcoding reveals differences in distribution patterns and ecological preferences among genetic variants within some key freshwater diatom species. // Sci. Total Environ. 2021. V.798. 149029. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.149029

Статья поступила в редакцию 8.07.2023
Статья принята к публикации 15.08.2023

 

Об авторах

Кезля Елена Михайловна – Elena M. Kezlya

кандидат биологических наук
старший научный сотрудник, Институт физиологии растений им. К.А. Тимирязева РАН, Москва, Россия (Timiryazev Institute of Plant Physiology RAS, Moscow, Russia)

melosira@mail.ru

Ризаев Шукрулло Юсуфович – Shukrullo Yu. Rizaev

инженер, Институт физиологии растений им. К.А. Тимирязева РАН, Москва, Россия (Timiryazev Institute of Plant Physiology RAS, Moscow, Russia)

Лупандин-Петренко Кирилл Сергеевич – Kirill S. Lupandin-Petrenko

студент, Мурманский Арктический университет, Мурманск, Россия (Murmansk Arctic University, Murmansk, Russia)

Рассадкин Павел Сергеевич – Pavel S. Rassadkin

студент, Мурманский Арктический университет, Мурманск, Россия (Murmansk Arctic University, Murmansk, Russia)

Фундовой Дмитрий Игоревич - Dmitriy I. Fundovoy

студент, Мурманский Арктический университет, Мурманск, Россия (Murmansk Arctic University, Murmansk, Russia)

Куликовский Максим Сергеевич – Maxim S. Kulikovskiy

доктор биологических наук
главный научный сотрудник, зав. Лабораторией молекулярной систематики водных растений, Институт физиологии растений им. К.А. Тимирязева РАН, Москва, Россия (Timiryazev Institute of Plant Physiology RAS, Moscow, Russia)

max-kulikovsky@yandex.ru

Корреспондентский адрес: 127276, Россия, Москва, Ботаническая ул., 35, ИФР РАН.

 

ССЫЛКА НА СТАТЬЮ:

Кезля Е.М., Ризаев Ш.Ю., Лупандин-Петренко К.С., Рассадкин П.С., Фундовой Д.И., Куликовский М.С. Генетическое разнообразие некоторых распространенных видов диатомовых водорослей // Вопросы современной альгологии (Issues of modern algology). 2023. № 2 (32). С. 4244. URL: http://algology.ru/2044

DOI – https://doi.org/10.33624/2311-0147-2023-2(32)-42-44

EDN – OGJYWD

При перепечатке ссылка на сайт обязательнаС

 

 

Genetic diversity of some common diatom species

Elena M. Kezlya, Shukrullo Yu. Rizaev, Kirill S. Lupandin-Petrenko,
Pavel S. Rassadkin, Dmitriy I. Fundovoy, Maxim S. Kulikovskiy

The study of the genetic diversity of widely distributed taxa is of paramount importance for clarifying the ecological preferences of various genetic lineages within species complexes. The work is devoted to the study of the genetic diversity of some common species of diatoms isolated from water bodies in the Moscow, Yaroslavl and Tver regions.

Key words: Bacillariophyceae; diatoms; genetic diversity; 18S; ITS rDNA; rbcL

 

References

  1. Evans K.M., Wortley A.H., Simpson G.E., Chepurnov V.A., Mann D.G. A molecular systematic approach to explore diversity within the Sellaphora pupula species complex (Bacillariophyta). J. Phycol. 2008. V.44. P. 215–231. https://doi.org/10.1111/j.1529-8817.2007.00454.x
  2. Mann D.G., Poulíˇcková A. Homothallism, morphology and phylogenetic position of a new species of Sellaphora (Bacillariophyta), S. pausariae. Plant Ecol. Evol. 2019. V.152. P. 203–218. https://doi.org/10.5091/plecevo.2019.1626
  3. Maltsev Y., Maltseva S., Kociolek J.P., Jahn R., Kulikovskiy M. Biogeography of the cosmopolitan terrestrial diatom Hantzschia amphioxys sensu lato based on molecular and morphological data. Scientific Reports. 2021. V.11(1). P. 1–19.
  4. Pérez-Burillo J., Trobajo R., Leira M., Keck F., Rimet F., Sigró J., Mann D.G. DNA metabarcoding reveals differences in distribution patterns and ecological preferences among genetic variants within some key freshwater diatom species. Sci. Total Environ. 2021. V.798. 149029. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.149029

 

Authors

Kezlya Elena M.

ORCID – https://orcid.org/0000-0002-5263-9338

Timiryazev Institute of Plant Physiology RAS, Moscow, Russia

melosira@mail.ru

Rizaev Shukrullo Yu.

Timiryazev Institute of Plant Physiology RAS, Moscow, Russia

Lupandin-Petrenko Kirill S.

Murmansk Arctic University, Murmansk, Russia

Rassadkin Pavel S.

Murmansk Arctic University, Murmansk, Russia

Fundovoy Dmitriy I.

Murmansk Arctic University, Murmansk, Russia

Kulikovskiy Maxim S.

ORCID – https://orcid.org/0000-0003-0999-9669

Timiryazev Institute of Plant Physiology RAS, Moscow, Russia

max-kulikovsky@yandex.ru

 

ARTICLE LINK:

Kezlya E.M., Rizaev Sh.Yu., Lupandin-Petrenko K.S., Rassadkin P.S., Fundovoy D.I., Kulikovskiy M.S. Genetic diversity of some common diatom species. Voprosy sovremennoi algologii (Issues of modern algology). 2023. № 2 (32). P. 42–44. URL: http://algology.ru/2044

DOI – https://doi.org/10.33624/2311-0147-2023-2(32)-42-44

EDN – OGJYWD

 

When reprinting a link to the site is required

Dear colleagues! If you want to receive the version of the article in PDF format, write to the editor, please and we send it to you with pleasure for free. 
Address - info@algology.ru

 

 

На ГЛАВНУЮ

Карта сайта

 

К разделу ОБЗОРЫ, СТАТЬИ И КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ

 








ГЛАВНАЯ

НОВОСТИ

О ЖУРНАЛЕ

АВТОРАМ

34 номера журнала

ENGLISH SUMMARY

ОБЗОРЫ И СТАТЬИ

ТЕМАТИЧЕСКИЕ РАЗДЕЛЫ

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ
МАТЕРИАЛЫ


АКВАРИАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ
И  ИХ  СОДЕРЖАНИЕ


КОНФЕРЕНЦИИ

АЛЬГОЛОГИЧЕСКИЙ СЕМИНАР

СТУДЕНЧЕСКИЕ РАБОТЫ

АВТОРЕФЕРАТЫ

РЕЦЕНЗИИ


ПРИЛОЖЕНИЕ к журналу:


ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

ОПРЕДЕЛИТЕЛИ И МОНОГРАФИИ

ОТЕЧЕСТВЕННАЯ АЛЬГОЛОГИЯ
СЕГОДНЯ


ИСТОРИЯ АЛЬГОЛОГИИ

КЛАССИКА
ОТЕЧЕСТВЕННОЙ АЛЬГОЛОГИИ


ПУБЛИКАЦИИ ПРОШЛЫХ ЛЕТ

ВЕДУЩИЕ АЛЬГОЛОГИЧЕСКИЕ
ЦЕНТРЫ


СЕКЦИЯ  АЛЬГОЛОГИИ  МОИП

НАУЧНО-ПОПУЛЯРНЫЙ РАЗДЕЛ

СЛОВАРИ И ТЕРМИНЫ



НАШИ ПАРТНЕРЫ


ПРЕМИИ

КОНТАКТЫ



Карта сайта






Рассылки Subscribe.Ru
Журнал "Вопросы современной альгологии"
Подписаться письмом


Облако тегов:
микроводоросли    макроводоросли    пресноводные    морские    симбиотические_водоросли    почвенные    Desmidiales(отд.Сharophyta)    Chlorophyta    Rhodophyta    Conjugatophyceae(Zygnematophyceae)    Phaeophyceae    Chrysophyceae    Диатомеи     Dinophyta    Prymnesiophyta_(Haptophyta)    Cyanophyta    Charophyceae    бентос    планктон    перифитон    кокколитофориды    Экология    Систематика    Флора_и_География    Культивирование    методы_микроскопии    Химический_состав    Минеральное_питание    Ультраструктура    Загрязнение    Биоиндикация    Размножение    Морфогенез    Морфология_и_Морфометрия    Физиология    Морские_травы    Использование    ОПРЕДЕЛИТЕЛИ    Фотосинтез    Фитоценология    Антарктида    Японское_море    Черное_море    Белое_море    Баренцево_море    Карское_море    Дальний_Восток    Азовское_море    Каспийское_море    Чукотское_море    КОНФЕРЕНЦИИ    ПЕРСОНАЛИИ    Bacillariophyceae    ИСТОРИЯ    РЕЦЕНЗИЯ    Биотехнология    Динамические_модели    Экстремальные_экосистемы    Ископаемые_водоросли    Сезонные_изменения    Биоразнообразие    Аральское_море    первичная_продукция    Байкал    молекулярно-генетический_анализ    мониторинг    Хлорофилл_a    гипергалинные_водоемы    сообщества_макрофитов    эвтрофикация    инвазивные_виды    

КОНТАКТЫ

Email: info@algology.ru

Изготовление интернет сайта
5Dmedia

ЛИЦЕНЗИЯ

Эл N ФС 77-22222 от 01 ноября 2005г.

ISSN 2311-0147