Глеотрихия
Род бактерий

Глеотрихия
Gloeotrichia echinulata, окрашенная SYTOX
Научная классификация Редактировать эту классификацию
Домен:Бактерии
Тип:Цианобактерии
Сорт:Цианофитовые
Заказ:Ностокалес
Семья:Глеотрихиевые
Род:Gloeotrichia
J.Agardh ex Bornet & Flahault, 1886 г. [1]

Gloeotrichia — крупный (~2 мм) колониальный род цианобактерий, принадлежащий к порядку Nostocales. [2] Название Gloeotrichia произошло от внешнего вида нитевидного тела с выраженной слизистым матриксом. Глеотрихии, встречающиеся в озерах по всему миру, примечательны важной ролью, которую они играют в циклах азота и фосфора . [2] [3]   Gloeotrichia также являются родом, вызывающим беспокойство у управляющих озерами, поскольку было показано, что они подталкивают озера к эвтрофикации и производят потенциально смертельный Microcystin-LR . [4] [5]

Морфология

Сферические колонии радиально расходящихся прямых трихом (нити без оболочек). У каждого трихома есть акинет в качестве базальной клетки около центра колонии. Акинеты, если они присутствуют, примыкают к гетероцисте. Первичная морфология — трихомная (нитчатая без оболочек), вторичная — колониальная. Слизистая оболочка сверху короткая на верхушке. Гетероцисты обычно имеют сферическую форму. Трихомы сужаются в апикальной области. Вегетативные клетки короче и имеют бочкообразную форму. Оболочки прочно прикреплены в базальной области. Половые органы отсутствуют.

Разновидность

  • Gloeotrichia echinulata
  • Глеотрихия промежуточная
  • Gloeotrichia плавающая
  • Gloeotrichia pisum

Похожие роды

Сообщается, что Rivularia образуют морфологически схожую колонию, когда они прикрепляются к субстрату и имеют радиально расходящиеся, сужающиеся нити с базальными гетероцистами.

Место обитания

Пресноводные цианобактерии. В Северной Америке Gloeotrichia неожиданно появляется во многих отдаленных олиготрофных озерах в конце лета и осенью. Также сообщается о нескольких отдаленных и нетронутых озерах в нетронутом бореальном лесном водоразделе. Недавно Gloeotrichia также была обнаружена в 26 из 27 озер с «низким содержанием питательных веществ» в Новой Англии, США (Carey et al. 2012).

Вероятно, колонии развиваются в придонных водах, где минерализация осадка высвобождает часть своего фосфата, затем регулируют свою плавучесть с помощью смещения бактериоплазмы удлинением газовых пузырьков и поднимаются на поверхность, где они могут быть распределены горизонтально ветровыми водными потоками. Цветение образуется в середине или конце лета из-за этого «пополнения» из осадка, поскольку бентосные колонии поднимаются относительно синхронно, что было измерено в ловушках с перевернутой воронкой при количестве до 104 колоний м-2 день-1 в озере Сунапи, Нью-Гэмпшир, США (Кэри и др., 2014 г.).

Доказательства того, что Gloeotrichia является меропланктоном, проводящим часть или большую часть года в отложениях, получены в ходе экспериментов по росту в мезокосме на озере Эркен. В то время как колонии в открытой воде (пелагические) увеличивались в июле 2000 – 2001 гг., колонии в мезокосмах (объемом 41 л и 300 л) уменьшались, даже при добавлении различных комбинаций питательных веществ (исключение: добавление N, P и Fe) (Karlsson-Elfgren et al. 2005). Вывод заключается в том, что отложения, богатые P, способствуют росту колоний, а увеличение плавучести колоний в июле приводит их в пелагическую зону

Gloeotrichia также сообщается из некоторых отдаленных богатых питательными веществами озер, окруженных рисовыми полями в Западной Бенгалии, Индия. Хотя эта недавно найденная статья, в которой говорится об их присутствии в Бенгалии, не является широко подтвержденной.

Круговорот фосфора

В озерах есть несколько источников фосфора, но основной источник находится в донных отложениях или бентосе. [6] В бентосе фосфор обычно содержится в органических веществах или связан с металлами, такими как железо. [6] Однако летняя стратификация в толще воды не позволяет фосфору циркулировать в эпилимнионе или верхних слоях.

Gloeotrichia была связана с циклом фосфора (P) в озерах из-за того, что они переносят P из бентоса в эпилимнион во время миграции. [6] Зимой Gloeotrichia образует спящие клетки, называемые акинетами, которые прорастают и начинают формировать колонии, когда температура начинает повышаться. [7] По мере роста этих клеток они поглощают питательные вещества, такие как P. Однако, как правило, они поглощают больше питательных веществ, чем им нужно, и сохраняют их для последующего использования, когда они мигрируют в эпилимнион, обедненный питательными веществами. [7] [8] [3] Минимальная клеточная потребность в P у Gloeotrichia составляет приблизительно 2,3 г P/мг C, но фактическое поглощение составляет 25-500e-6 г/л/день, по сравнению с водорослями, которые обычно составляют 1-100e-6 г/л/день. [9] Как только Gloeotrichia накопит достаточно P для поддержания формирования и роста колонии, они начинают формировать вакуоли, наполненные газом, чтобы увеличить свою плавучесть и поднять их в эпилимнион. [8]

Там дополнительные питательные вещества способствуют дальнейшему колониальному росту. [9] Колонии обычно формируются с конца июня по июль. [7] По мере миграции Gloeotrichia процент P в эпилимнионе из-за Gloeotrichia увеличивается с 1% до 53%. [3] Фактически, миграция gloeo вызывает поток P в размере 2,25 мг/м^2*день. [8] Это повышенное количество P позволяет Gloeotrichia вытеснять другие виды водорослей в эпилимнионе, обедненном питательными веществами. [8]

Фиксация азота

Наряду с их ролью в фосфорном цикле, Gloeotrichia также играют важную роль в круговороте азота (N) в озере. Как и многие другие цианобактерии, Gloeotrichia имеют фермент нитрогеназу , который позволяет им преобразовывать N из его биологически недоступной формы (растворенный газ N 2 ) в биологически доступный аммиак (NH 3 ). [10]  Эта фиксация N позволяет gloeotrichia вытеснять другой фитопланктон и процветать в средах с низким содержанием N. Фиксация N цианобактериями также влияет на общую структуру сообщества фитопланктона, увеличивая пул биологически доступного N в озере. [4] Это увеличение часто увеличивает производство фитопланктона и благоприятствует таксонам, которые лучше себя чувствуют в богатых питательными веществами средах. [4] [11]

Токсины

Хотя исследования по производству токсинов определенными видами Gloeotrichia ограничены, некоторые виды потенциально вредны. В озере Сунапи было обнаружено , что Gloeotrichia echinulata производит микроцистин-LR , который может представлять опасность для здоровья людей и водных экосистем. [5] Микроцистины представляют собой группу мощных гептапептидных гепатотоксинов , которая содержит более 85 известных разновидностей, вырабатываемых различными видами водных цианобактерий. [12] Gloeotrichia echinulata встречается в различных экосистемах, но имеет тенденцию образовывать крупные, потенциально опасные цветения в озерах с эвтрофным и плохим экологическим статусом. [13]

Ссылки

  1. ^ Комарек Дж., Каштовский Дж., Мареш Дж., Йохансен Дж.Р. (2014). «Таксономическая классификация цианопрокариотов (родов цианобактерий) 2014 г. с использованием полифазного подхода» (PDF) . Преслия . 86 : 295–335.
  2. ^ ab Carey, Cayelan C.; Weathers, Kathleen C.; Cottingham, Kathryn L. (2008-08-01). «Цветение Gloeotrichia echinulata в олиготрофном озере: полезные сведения из эвтрофных озер». Journal of Plankton Research . 30 (8): 893–904. doi : 10.1093/plankt/fbn055 . ISSN  0142-7873.
  3. ^ abc Петтерссон, Курт; Херлиц, Ева; Иштванович, Вера (1993). Буры, ПКМ; Каппенберг, Т. Э.; ван Раапхорст, В. (ред.). «Роль Gloeotrichia echinulata в переносе фосфора из отложений в воду озера Эркен». Материалы третьего международного семинара по фосфору в отложениях . Развитие гидробиологии. Дордрехт: Спрингер Нидерланды: 123–129. дои : 10.1007/978-94-011-1598-8_15. ISBN 978-94-011-1598-8.
  4. ^ abc Cottingham, Kathryn L. ; Ewing, Holly A.; Greer, Meredith L.; Carey, Cayelan C.; Weathers, Kathleen C. (2015). «Цианобактерии как биологические драйверы круговорота азота и фосфора в озерах». Ecosphere . 6 (1): art1. doi : 10.1890/ES14-00174.1 . hdl : 10919/89390 . ISSN  2150-8925.
  5. ^ ab Carey, Cayelan C.; Ewing, Holly A.; Cottingham, Kathryn L .; Weathers, Kathleen C.; Thomas, R. Quinn; Haney, James F. (2012-12-01). «Распространенность и токсичность цианобактерии Gloeotrichia echinulata в озерах с низким содержанием питательных веществ на северо-востоке США». Aquatic Ecology . 46 (4): 395–409. doi :10.1007/s10452-012-9409-9. ISSN  1573-5125. S2CID  17199545.
  6. ^ abc "FAQ About Gloeotrichia" (PDF) . Ассоциация Белградских Озер .
  7. ^ abc Карлссон Эльфгрен, Ирен (2003). "Исследования жизненных циклов акинет-образующих цианобактерий" (PDF) . Подробные резюме диссертаций Уппсальской школы естественных наук и технологий – через colby.edu.
  8. ^ abcd Кинг, Уитни. "Анализ воздействия Gloeotrichia echinulata на Грейт-Понд и Лонг-Понд, штат Мэн". www.colby.edu . Получено 05.05.2020 .
  9. ^ аб Иштванович, Вера; Петтерссон, Курт; Родриго, Мария А.; Пирсон, Дональд; Падисак, Юдит; Колом, Уильям (1 января 1993 г.). «Gloeotrichia echinulata, колониальная цианобактерия с уникальным усвоением фосфора и жизненной стратегией». Журнал исследований планктона . 15 (5): 531–552. дои : 10.1093/планкт/15.5.531. ISSN  0142-7873.
  10. ^ Фэй, П. (1992-06-01). "Кислородные связи фиксации азота у цианобактерий". Microbiology and Molecular Biology Reviews . 56 (2): 340–373. doi :10.1128/mr.56.2.340-373.1992. ISSN  1092-2172. PMC 372871. PMID 1620069  . 
  11. ^ Кэри, Кайелан К.; Браун, Брайан Л.; Коттингем, Кэтрин Л. (2017). «Цианобактерия Gloeotrichia echinulata увеличивает стабильность и сложность сети сообществ фитопланктона». Экосфера . 8 (7): e01830. doi : 10.1002/ecs2.1830 . hdl : 10919/85368 . ISSN  2150-8925.
  12. ^ Сивонен, Каарина (2009). Энциклопедия микробиологии: цианобактериальные токсины . Амстердам: Elsevier Scientific Publ. Co. стр. 290–307. ISBN 9780123739391.
  13. ^ A, Napiorkowska-Krzebietke; A, Hutorowicz (2015). "Физико-химический фон для развития потенциально опасной цианобактерии Gloeotrichia echinulata JS Smith ex Richt". Journal of Elementology . 20 (2). doi :10.5601/jelem.2014.19.4.756. ISSN  1644-2296.
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Глоеотрихия&oldid=1227333343"