Талассиозира
Талассиозира Временной диапазон:
| |
---|---|
![]() | |
Ископаемые виды Thalassiosira | |
Научная классификация ![]() | |
Домен: | Эукариоты |
Клэйд : | потогонные средства |
Клэйд : | САР |
Клэйд : | Страменопилес |
Тип: | Гириста |
Подтип: | Охрофитина |
Сорт: | Бацилляриофицеи |
Заказ: | Талассиосиралес |
Семья: | Талассиосирасовые |
Род: | Талассиозира PT Cleve , 1873 г., ред. Хасле , 1973 год. |
Разновидность | |
Посмотреть текст |
Thalassiosira — род центрических диатомей, включающий более 100 морских и пресноводных видов. Это разнообразная группа фотосинтезирующих эукариот, которые составляют жизненно важную часть морских и пресноводных экосистем, в которых они являются ключевыми первичными продуцентами и необходимы для круговорота углерода. [ 1 ]
Thalassiosira — это разнообразный род, однако один вид этого рода, T. pseudonana , приобрел особое значение как первый морской фитопланктон, геном которого секвенирован. С тех пор T. pseudonana стала ключевым модельным организмом для изучения физиологии диатомовых водорослей. Геном T. pseudonana выявил новые гены внутриклеточного транспорта и метаболизма у диатомовых водорослей. [ 2 ] Этот вид снова использовался для разработки методов генетических манипуляций с диатомовыми водорослями. [ 3 ] и для изучения биоминерализации кремнезема. [ 4 ]
Фон
[ редактировать ]Талассиозира была впервые описана в 1873 году П.Т. Кливом. [ 5 ] Название рода Thalassiosira названо в честь Thalassa, греческого слова, обозначающего «море», и его божественного женского олицетворения в греческой мифологии. Клив отметил: «Thalassiosira... встречается в огромных массах, плавающих на поверхности моря и окрашивающих ее на многие мили протяженностью». [ 6 ]
Затем род был охарактеризован с помощью просвечивающей электронной микроскопии в 1950-х годах и сканирующей электронной микроскопии в 1960-х годах, что привело к лучшему пониманию определяющих морфологических особенностей рода и последующему признанию более 100 видов. [ 7 ]
Вид Thalassiosira , T. pseudonana , был выбран в качестве первого морского эукариотического фитопланктона, подвергшегося полногеномному секвенированию, из-за его небольшого генома размером 34 МБ. В результате T. pseudonana послужила модельным организмом для понимания биологии диатомовых водорослей. Полногеномное секвенирование, транскриптомика и протеомика T. pseudonana выявили новые пути биогенеза кремния, реакции фосфорного стресса, внутриклеточного транспорта и метаболизма у морских диатомей. [ 2 ] [ 8 ] [ 9 ] Недавние генетические исследования с использованием последовательностей генов рибосомальной РНК позволили лучше различать и классифицировать Thalassiosira. виды [ 1 ] а метаболомика определяет органические соединения, вырабатываемые Thalassiosira. [ 10 ]
Описание
[ редактировать ]
На этом конфокальном изображении диатомовых водорослей показаны клеточная стенка (голубой), хлоропласты (красный), ДНК (синий), мембраны и органеллы (зеленый).

Талассиозира бывает различной формы: от коробчатой до цилиндрической, дискоидной или сферической. [ 11 ] Некоторые клетки Thalassiosira встречаются поодиночке, а другие образуют цепочки. У Thalassiosira клеточная стенка состоит из кремнезема, известного как панцирь. [ 5 ] Таласиозира содержит несколько дискоидных пластид и круглую створку, содержащую поры, расположенные рядами или дугами и открывающиеся наружу. Край мантии створки испещрен серией полос. Различные виды Thalassiosira можно идентифицировать по морфологическим особенностям их ареол и отростков на створке. [ 12 ] Во время формирования колоний Thalassiosira высвобождает хитиновые нити посредством отростков, известных как разветвленные отростки. Выдавливая хитиновые волокна и тем самым увеличивая сопротивление, Thalassiosira может замедлить скорость их погружения. [ 2 ]
Среда обитания и экология
[ редактировать ]Thalassiosira занимают разнообразные места 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 низкой температуре и освещении, а также в смешанных водах, и поэтому представляет собой большую часть диатомовых водорослей, цветущих весной в регионах с умеренным климатом, таких как воды Канады и Аляски. [ 12 ] Виды этого рода также способны создавать защитные нити против зоопланктона, что позволяет им пережить нападение хищников, которое обычно сдерживает цветение фитопланктона.
Виды Thalassiosira разнообразны как по своей экологии, так и по физиологии, с разными механизмами хранения азота или потребностью в железе. Концентрация железа, температура и доступность макронутриентов были определены как важные факторы, влияющие на состав сообществ видов Thalassiosira в морских водах. [ 1 ]
Генетика
[ редактировать ]
Филогенетические исследования, основанные на генах 18S рРНК, выявили несколько клад внутри Thalassiosira , общей парафилетической группы внутри семейства Thalassiosirales. [ 14 ] Отношения видов внутри клад еще предстоит выяснить.
Последовательность генома T. pseudonana выявила множество особенностей, которые отличают диатомеи от других эукариот. Например, факторы транскрипции теплового шока составляют большинство факторов транскрипции в геноме T. pseudonana , хотя они менее распространены у других эукариот. [ 2 ] Кроме того, его отличает от других эукариотических геномов относительное отсутствие рецепторных киназ и рецепторов, связанных с G-белком. Что касается биологии диатомовых водорослей, понимание биохимии кремния у диатомовых водорослей было расширено благодаря открытию генов, участвующих в поглощении кремниевой кислоты, и белков, участвующих в везикулах для осаждения кремнезема.
Неожиданным открытием в геноме T. pseudonana стало наличие генов, кодирующих ферменты полного цикла мочевины, что было беспрецедентным явлением для фотосинтезирующих эукариот. [ 2 ] Известно, что диатомовые водоросли используют фермент уреазу для катализа расщепления мочевины, и поэтому не ожидалось, что им потребуются механизмы для ее выделения в виде отходов. Любопытно, что цикл мочевины T. pseudonana влияет на другие метаболические пути, которые способствуют биосинтезу белка и, возможно, накоплению энергии.
Жизненный цикл
[ редактировать ]Thalassiosira может подвергаться как бесполому, так и половому размножению, как и другие диатомовые водоросли. [ 15 ] Во время бесполого размножения родительская клетка делится на две дочерние клетки разного размера — одну, равную по размеру родительской, и одну меньшую. Это ограничение размера во время митотического деления обусловлено наличием жесткой кремнеземной клеточной стенки. В результате при нескольких клеточных делениях 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, как только клетки достигают критически малого размера. [ 16 ] При половом размножении сперматозоид и яйцеклетка, которые могут возникнуть из одной и той же клетки, сливаются, образуя диплоидную зиготу, называемую ауксоспорой. Затем это потомство может выйти из родительского панциря (кремнеземной стенки) и реконструировать собственную клеточную стенку, становясь, таким образом, клеткой большего размера.
Ископаемая история
[ редактировать ]Геологическая летопись Талассиосиры датируется 13,82 миллиона лет назад. [ 11 ] Летопись окаменелостей как пресноводных, так и морских организмов Thalassiosira значительна, хотя коллекция пресной воды охарактеризована более подробно. [ 17 ]
Практическая значимость
[ редактировать ]T. pseudonana оказалась особенно полезной для молекулярных исследований из-за небольшого размера генома. Оно выявило новые пути биосинтеза кремнезема, которые включают поглощение монокремниевой кислоты из морской среды, внутриклеточный транспорт в специализированные пузырьки, 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. [ 18 ]
Талассиозира , среди других диатомовых водорослей, также считается потенциально полезным источником липидов для биотоплива. В частности, было показано, что T. weissflogii снижает синтез кремнезема, одновременно повышая выработку триацилглицеринов при культивировании в условиях с ограничением азота. [ 19 ]
Список видов
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с д Дре Чаппелл, П., Уитни, Л.А.П., Хэддок, Т.Л., Менден-Дойер, С. , Рой, Э.Г., Уэллс, М.Л., и Дженкинс, Б.Д. (2013). виды Thalassiosira. Состав сообщества меняется в ответ на химические и физические воздействия в северо-восточной части Тихого океана. Frontiers in Microbiology, 4 (SEP), 273. https://doi.org/10.3389/fmicb.2013.00273.
- ^ Jump up to: а б с д и ж Армбруст, Э.В. (2004). Геном диатомовой водоросли Thalassiosira pseudonana: экология, эволюция и метаболизм. Наука, 306(5693), 79–86. https://doi.org/10.1126/science.1101156
- ^ Поулсен, Н., Чесли, П.М., и Крегер, Н. (2006). Молекулярно-генетические манипуляции с диатомеей Thalassiosira pseudonana (Bacillariophyceae). Журнал психологии, 42 (5), 1059–1065. https://doi.org/10.1111/j.1529-8817.2006.00269.x
- ^ Jump up to: а б Сампер М. и Бруннер Э. (23 мая 2008 г.). Биоминерализация кремнезема у диатомовых водорослей: модельный организм Thalassiosira pseudonana. ХимБиоХим. https://doi.org/10.1002/cbic.200700764
- ^ Jump up to: а б Миранда С.В., Гири, доктор медицины, и Гири, Г. (19 июня 2015 г.). Thalassiosira Cleve, 1873: База водорослей. Получено 30 марта 2020 г. с https://www.algaebase.org/search/genus/detail/?genus_id=43768&-session=abv4:AC1F24C807fd0012FBNw3B92519A .
- ^ Буркхардт, Лотте (2022). Энциклопедия одноименных названий растений [ Энциклопедия одноименных названий растений ] (pdf) (на немецком языке). Берлин: Ботанический сад и Ботанический музей, Свободный университет Берлина. дои : 10.3372/epolist2022 . ISBN 978-3-946292-41-8 . S2CID 246307410 . Проверено 27 января 2022 г.
- ^ Виды (Bacillariophyta) редко встречаются в прибрежных водах Бразилии. Браз. Ж. Биол (Том 69).
- ^ Дирман, С.Т. , Дженкинс, Б.Д., Райнерсон, Т.А. , Сайто, М.А., Мерсье, М.Л., Александр, Х.,… Хейтхофф, А. (2012). Транскриптом и протеом диатомовой водоросли thalassiosira pseudonana обнаруживают разнообразную реакцию на фосфорный стресс. PLoS ONE, 7(3), e33768. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0033768
- ^ Мок, Т., Саманта, М.П., Айверсон, В., Бертиам, К., Робисон, М., Холтерманн, К.,… Армбруст, Э.В. (2008). Полногеномное профилирование экспрессии морской диатомовой водоросли Thalassiosira pseudonana идентифицирует гены, участвующие в биопроцессах кремния. Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки, 105 (5), 1579–1584. https://doi.org/10.1073/pnas.0707946105
- ^ Лонгнекер, Криста; Кидо Соул, Мелисса С.; Куявинский, Элизабет Б. (20 января 2015 г.). «Растворенное органическое вещество, производимое Thalassiosira pseudonana» . Морская химия . 168 : 114–123. дои : 10.1016/j.marchem.2014.11.003 . hdl : 1912/7175 . ISSN 0304-4203 .
- ^ Jump up to: а б Диатомовая водоросль – Талассиозира. (без даты). Получено 27 февраля 2020 г. с https://algaeresearchsupply.com/pages/the-diatom-thalassiosira .
- ^ Jump up to: а б Харрис А., Медлин Л., Льюис Дж., Джонс К., Д. Харрис А.С., Медлин Л.К. и Джонс К.Дж. (1995). Вид Thalassiosira (Bacillariophyceae) из шотландского морского озера. Европейский журнал психологии, 30 (2), 117–148. https://doi.org/10.1080/09670269500650881
- ^ Чансаванг, Нарин; Обара, Богуслав; Гейдер, Ричард Дж.; Лаиссю, Пьер Филипп (2015). «Трехмерная визуализация и количественное определение липидов в микроводорослях с использованием конфокальной лазерной сканирующей микроскопии». Протоколы микробиологии углеводородов и липидов . Справочники по протоколам Springer. стр. 145–161. дои : 10.1007/8623_2015_142 . ISBN 978-3-662-49132-4 .
- ^ Хоппенрат, М., Бестери, Б., Дребес, Г., Халлигер, Х., Ван Бойсеком, JEE, Яниш, С. и Уилтшир, К. Х. (2007). Первый подход к оценке разнообразия видов Thalassiosira (Bacillariophyceae, Thalassiosirales) в Северном море в Гельголанде (Немецкая бухта) и Зильте (Северо-Фризское Вадденское море). Европейский журнал психологии, 42(3), 271–288. https://doi.org/10.1080/09670260701352288
- ^ Мур, Э.Р., Буллингтон, Б.С., Вайсберг, А.Дж., Цзян, Ю., Чанг, Дж., и Хэлси, К.Х. (2017). Морфологические и транскриптомические доказательства индукции полового размножения аммонием у Thalassiosira pseudonana и других центрических диатомей. ПЛОС ОДИН, 12(7), е0181098. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0181098
- ^ Армбруст, EV (1999). Идентификация нового семейства генов, экспрессирующихся во время начала полового размножения у центрической диатомовой водоросли Thalassiosira weissflogii. Прикладная и экологическая микробиология, 65(7), 3121–3128. https://doi.org/10.1128/aem.65.7.3121-3128.1999
- ^ Алверсон, AJ (2014). Сроки перехода от морской воды к пресной воде в отряде диатомовых Thalassiosirales. Палеобиология, 40 (1), 91–101. https://doi.org/10.1666/12055
- ^ Делалат, Б., Шеппард, В.К., Раси Гаеми, С., Рао, С., Престидж, Калифорния, Макфи, Г.,… Воелкер, Нью-Хэмпшир (2015). Адресная доставка лекарств с использованием генно-инженерного диатомового биокремнезема. Природные коммуникации, 6 (1), 1–11. https://doi.org/10.1038/ncomms9791
- ^ Д'Ипполито, Г., Сардо, А., Пэрис, Д., Велла, Ф.М., Адельфи, М.Г., Ботте, П.,… Фонтана, А. (2015). Потенциал липидного обмена морских диатомей для производства биотоплива. Биотехнология для биотоплива, 8(1), 28. https://doi.org/10.1186/s13068-015-0212-4.
Дальнейшие ссылки
[ редактировать ]- Рост Thalassiosira fluviatilis в непрерывной культуре, ограниченный питательными веществами и светом, имеет последствия для роста фитопланктона в океане. EA Laws, TT Bannister - Лимнология и океанография, 1980 г.
- Влияние химического состава железа в водной среде на поглощение железа прибрежной диатомовой водорослью Thalassiosira weissflogii. М. А. Андерсон, FMM Morel, Лимнология и океанография, 1982 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]Данные, относящиеся к Thalassiosira , в Wikispecies
СМИ, связанные с Талассиозирой, на Викискладе?