Тетраселмис
Род водорослей

Тетраселмис
Тетраселмис суецика
Научная классификация Редактировать эту классификацию
Клад :Зелёные растения
Разделение:Хлорофитовые
Сорт:Хлородендрофитовые
Заказ:Хлородендралы
Семья:Хлородендровые
Род:Тетрасельмис
Ф.Штайн, 1878
Разновидность

См. текст

Tetraselmis — род фитопланктона . Tetraselmis — род зеленых водорослей в порядке Chlorodendrales, характеризующийся интенсивно окрашенным зеленым хлоропластом, жгутиковыми клеточными телами, наличием пиреноида внутри хлоропласта и чешуйчатой ​​текальной стенкой. [1] [2] Виды этого рода встречаются как в морских, так и в пресноводных экосистемах по всему миру; их ареал обитания в основном ограничен глубиной воды из-за их фотосинтетической природы. [1] Таким образом, они живут в разнообразных водных средах, если для чистой фотосинтетической активности доступно достаточно питательных веществ и света. Виды Tetraselmis оказались полезными как для исследований, так и для промышленности. Виды Tetraselmis изучались для понимания темпов роста планктона, и в последнее время колониальный вид используется для получения знаний об эволюции многоклеточности. [1] [3] Кроме того, многие виды в настоящее время изучаются на предмет их использования в качестве биотоплива из-за высокого содержания липидов. [4]

История

Название рода было впервые представлено научному сообществу в Германии в 1878 году Ф. фон Штайном. [5] Род Tetraselmis претерпел множество таксономических изменений за эти годы, в основном из-за более совершенных методов исследования, которые помогли ученым в их классификации. Многие ботаники внесли дальнейший вклад в знания, окружающие Tetraselmis , и открыли много видов внутри родов. Некоторые известные участники включают RW Butcher, T. Hori, RE Norris и M. Chihara.

Местоположение и экология

Виды Tetraselmis встречаются как в морских, так и в пресноводных экосистемах, и они занимают ниши в качестве основных производителей в бентосных и планктонных пищевых сетях. [1] Их можно найти во многих мировых водах, и их основным фактором, определяющим диапазон среды обитания, является доступность света, которая ограничивает клетки фотической зоной водной толщи. Основными производителями водных экосистем в основном являются одноклеточный фотосинтезирующий планктон, который включает Tetraselmis . Планктонные фотоавтотрофы являются важными компонентами водных пищевых сетей, поскольку они образуют первый трофический уровень. Большинство видов Tetraselmis являются свободноживущими, однако некоторые виды являются симбионтами внутри животных. [1] Морские виды часто быстро и плотно заселяются, вызывая цветение планктона в прибрежных зонах и заливах. [1] Tetraselmis является особенно важным родом для изучения и понимания динамики скорости роста планктона. [1]

Морфология клетки

Виды Tetraselmis сильно различаются по размеру и форме клеток. Клетки могут быть круглыми, яйцевидными, эллиптическими, уплощенными, сжатыми или комбинацией этих форм, при этом длина их сторон может варьироваться в диапазоне от 3,5 до 25 мкм. [6] Клетки Tetraselmis имеют четыре жгутика одинаковой длины, которые выходят из углубления около вершины. [1] У большинства видов жгутики выходят парами и отходят друг от друга. [1] Как правило, отдельные клетки перемещаются линейно в течение длительного периода времени, а затем быстро меняют направление без остановки, при этом их жгутики генерируют силу для движения через водную среду. [1] Общие характеристики жгутиков и тела клеток видов Tetraselmis см . на рисунке 1.

У них есть один большой хлоропласт, обычно с четырьмя передними долями, который занимает большую часть цитоплазматического отсека. [7] У некоторых видов доли уменьшены или отсутствуют, а у некоторых развиты задние доли. [1] Как и у других линий зеленых водорослей, тилакоиды и пластинки не имеют установленного количества или рисунка внутри хлоропласта. [1] Хлоропласт содержит один пиреноид, окруженный крахмальной оболочкой, и одно глазковое пятно. [1] Пиреноид обычно находится в центре клетки; однако расположение стигмы варьируется от вида к виду в значительной степени из-за размера и формы клетки. [1] Стигма состоит из двух слоев липидных гранул, разделенных одним тилакоидом, которые параллельны мембране хлоропласта. [1] Стигмы представляют собой концентрацию пигментных гранул, которые клетка использует для обнаружения света, что позволяет ей ориентироваться в толще воды. [1] Пиреноид и стигма могут использоваться для таксономической классификации из-за их надежного и неотъемлемого расположения у видов. [1] На рисунке 1 показано визуальное представление положения хлоропласта, стигмы, пиреноида и жгутикового углубления.

Ядро клетки лежит между передними долями хлоропласта параллельно пиреноиду, а у некоторых видов развиты передние ядерные доли. [1] Ядро расположено в центре и параллельно жгутиковому углублению и пиреноиду. [1] Кроме того, в ядре некоторых видов можно увидеть конденсированный хроматин. [1] На рисунке 1 показано расположение ядер внутри клеток. Аппарат Гольджи вида Tetraselmis имеет отчетливое количество телец Гольджи, обычно в диапазоне от 2 до 4, но виды могут иметь до 8 и более. [1] Это надежная характеристика, которая используется для классификации видов. [1] Тельца Гольджи лежат между хлоропластом и базальными тельцами; цис-Гольджи обращены к хлоропласту, а транс-Гольджи обращены к базальным тельцам. Митохондрии рассеяны по всей цитоплазме без какой-либо закономерности. [1] Цитоплазма может содержать дополнительные органеллы и макромолекулы, такие как липидные капли, вакуоли и лизосомы. [1] Кроме того, крахмал, вырабатываемый Tetraselmis, такой же, как и крахмал, вырабатываемый наземными растениями.

Тека большинства видов плотно охватывает тело клетки, но может разделяться из-за неровностей в форме клетки. [1] Тека обычно гладкая, но у некоторых видов развились отчетливые складки, которые пересекаются перпендикулярно около верхушки клетки, придавая клетке вид разделенной на четыре продольных секции. [1] У некоторых видов также есть скрученная задняя часть клетки, которая отражается в образующейся стенке теки. [1] Единственное отверстие теки находится там, где выходят жгутики, что называется апикальным углублением. [1] Пора представляет собой длинную щель с текальными расширениями, которые ее ограничивают, простираясь вверх, чтобы защитить основание жгутика. [1] В клетках, утративших жгутики, текальные расширения разрастаются, закрывая щель, но они не сливаются; неподвижные клетки Tetraselmis имеют жгутиковые огрызки, которые остаются внутри текального отсека. [1] Кроме того, у многих видов есть густые вьющиеся волоски, прикрепленные к клеточной стенке около основания жгутика. [1] Волосы поперечно-полосатые и имеют спиральный рисунок, который похож на жгутиковые волосы, но они толще и длиннее жгутиковых волосков. [1] Производство чешуек начинается во время профазы, и чешуйки переносятся на клеточную мембрану сразу после завершения цитокинеза и разделения двух дочерних клеток. [2] Слияние чешуек происходит снаружи и начинается около заднего конца, простираясь вперед к переднему концу, на котором в последнюю очередь формируется жгутиковая щель. [1]

Каждая клетка имеет четыре жгутика одинаковой длины, причем жгутики короче длины клетки. [1] Жгутики выходят из апикальной впадины парами и направлены в противоположных направлениях, параллельно длинной стороне клетки. [1] Из-за того, что они выходят из глубокой впадины, механическая сила, которую может производить жгутик, ограничена. [1] Другие линии с невдавленными вставками жгутиков могут производить большее количество силы жгутика, поскольку основание жгутика геометрически не ограничено. [1] Жгутики видов Tetraselmis толстые, покрыты слизистым материалом и имеют тупой конец. [1] Они также покрыты жгутиковыми волосками, которые свободно прикреплены к внешней стороне клетки; они поперечно-полосатые с двумя слоями чешуек на жгутиках. [ 1] См. рисунок 3 для подробного изображения жгутиков, включая их чешуйки и волоски. Внутренний слой компактен и плотно покрывает жгутики, а волосковые клетки прикреплены к клеточной мембране через небольшие участки мембраны, которые не покрыты из-за узорчатости. [1] Внешний слой чешуек состоит из мелких круглых чешуек, которые в основном используются для перекрытия голой мембраны, не покрытой внутренними чешуйками. [1] Внутренние чешуйки крупнее внешних и обычно напоминают пятиугольник или квадрат по форме. [1] См. рисунок 1 для обобщенного рисунка жгутиковых чешуек. Жгутиковые волоски имеют четкую последовательность структурных компонентов: проксимальная нить соединяет жгутик и поверхность клетки, за ней следует трубчатый стержень, затем переходная зона, в которой стержень модифицируется, за которым следует участок линейных глобулярных субъединиц, а волос заканчивается дистальной нитью. [1] Дистальная нить и переходная зона являются единственными компонентами, которые не производятся некоторыми видами. [1] Жгутиковые волоски имеют фиксированное число повторов дистальных субъединиц, которое варьируется от 2 до 44 субъединиц в зависимости от вида. [1] Таким образом, жгутиковые волоски являются хорошим морфологическим инструментом для сравнения и классификации видов. [1] Рисунок 1 включает эти волоски на рисунке жгутиков. Виды используют свои жгутики для перемещения по прямым линиям, вращаясь вокруг своей оси, при этом они перемещаются в одном направлении на большие расстояния, а затем резко меняют направление мгновенно, не останавливаясь. [1] Некоторые виды отличаются от этой модели движения и двигаются менее жестко и структурированно. [1]

Жизненные этапы

Виды Tetraselmis имеют три стадии жизни, которые включают в себя жгутиковую стадию, вегетативную неподвижную стадию и стадию цисты. [7] Вегетативная неподвижная стадия является доминирующей стадией жизни большинства видов. [1] Единственное структурное различие между жгутиковой и вегетативной стадией заключается в количестве слоев чешуек в текальной стенке; жгутиковая стадия всегда имеет только один слой, в то время как вегетативное состояние имеет два или более. [1] Клетки на стадии цисты теряют свои жгутики и называются афлагеллятными, и они производят толстую текальную оболочку для защиты. [1] На любой из стадий жизни виды Tetraselmis могут пройти полную трансформацию и развить жгутики, став подвижными.

Виды Tetraselmis подвергаются делению клеток во время неподвижной стадии, производя две дочерние клетки, а большинство видов претерпевают только один цикл деления. [1] Во время деления клетки органеллы делятся синхронно перед ядерным делением. [1] Делению клеток способствует фикопласт, представляющий собой структуру микротрубочек, которая помогает клетке делить ядра на каждую дочернюю клетку. [1] Дочерние клетки могут развиваться в жгутиковые клетки или оставаться неподвижными, в зависимости от условий окружающей среды. [1] Кроме того, вегетативные клетки, будь то жгутиковые или неподвижные, прикреплены к стенке теки четырьмя точками контакта микротрубочек. [1]

Практическое значение

Виды Tetraselmis были важны для исследований клеточной биологии, для изучения циклов роста планктона, и они могут найти будущее применение в производстве биотоплива. Например, вид T. indica используется для изучения того, как асимметричное деление клеток во время митоза приводит к клональной гетерогенности клеток. [3] Этот вид образует клональную колонию, в которой клетки морфологически и ультраструктурно различны, и многие клетки специализируются и развивают независимые физические свойства. [3] Асимметричное деление дочерних клеток приводит к неравному делению как цитоплазмы, так и нуклеоплазмы. [3] Ученые полагают, что это явление позволяет клонам образовывать «субпопуляции», которые остаются близкими друг к другу, в которых клетки сотрудничают друг с другом и действуют как одна большая популяция. [3] Асимметричное деление клеток, очевидно, играет важную роль в производстве фенотипически разнообразных клеток в многоклеточных системах, и это имеет важные последствия для многоклеточных организмов, включая людей. [3]

Tetraselmis и другие виды микроводорослей используются в качестве пищи в аквакультуре и для биотехнологических целей. [4] Виды Tetraselmis , наряду с другими микроводорослями, являются перспективным источником для использования в качестве биотоплива из-за их быстрой скорости роста, высокого содержания липидов, более дешевых фотосинтетических механизмов, меньшей потребности в сельскохозяйственных землях, полезных побочных продуктах и ​​экологичности. В настоящее время проводятся исследования конкретных видов микроводорослей для использования в качестве биотоплива. [4] «Tetraselmis имеет очень высокий уровень липидов; их аминокислоты стимулируют питание морских организмов. [ необходима ссылка ]

Экзополисахариды T. suecica обладают антиоксидантной активностью и цитотоксическим действием на опухолевые клетки; поэтому они могли бы предложить большие преимущества в качестве возможных натуральных нутрицевтиков для фармацевтической промышленности. [8] Несмотря на то, что белки Tetraselmis sp. пока не признаны в целом безопасными , их исследовали в качестве функциональных пищевых ингредиентов для стабилизации эмульсий и пен . [9]

Дополнительная информация

Tetraselmis зеленый, подвижный и обычно достигает 10 мкм в длину и 14 мкм в ширину. Вид T. convolutae является симбионтом бескишечного животного Symsagittifera roscoffensis (и может также свободно жить в океане). [10]

Разновидность

Ссылки

  1. ^ abcdefghijklmnopqrstu vwxyz aa ab ac ad ae af ag ah aj ak al am an ao ap aq ar as at au av aw ax ay az ba bb bc bd Норрис, Р.Э., Хори, Т. и Чихара, М. 1980: Пересмотр рода Tetraselmis (класс Prasinophyceae). Бот. Маг. Токио. 93: 317-339. 10.1007/BF02488737
  2. ^ ab Беккер, Б., Марин, Б. и Мелконян, М. 1994: Структура, состав и биогенез клеточных оболочек празинофитов. Протоплазма. 181: 233-244. 10.1007/BF01666398
  3. ^ abcdef Арора, М., Анил, А.С., Берджесс, К., Делани, Дж. и Месбахи, Э. 2015: Асимметричное деление клеток и его роль в определении судьбы клеток у зеленой водоросли Tetraselmis indica . Дж. Биоски. 40: 921-927. 10.1007/с12038-015-9576-7
  4. ^ abc Алонсо, М., Лаго, ФК, Виейтес, Дж. М. и Эспинейра, М. 2012: Молекулярная характеристика микроводорослей, используемых в аквакультуре с биотехнологическим потенциалом. Aquacult. Inter. 20: 847-857. 10.1007/s10499-012-9506-8
  5. ^ Штейн, Ф. фон (1878). Der Organismus der Infusionsthiere nach eigenen Forschungen в systematischer Reihenfolge Bearbeitet III. Абтайлунг. Die Naturgeschicnte der Flagellaten или Geisselinfusorien. Мит 24 Купфертафлен. I. Halfte, den noch nicht abgeschlossenen allgemeinen Theil nebst Erklärung der Sämmtlichen Abbildungen enthaltend. стр. 1-154, пожалуйста, I-XXIV. Лейпциг: Верлаг фон Вильгельма Энгельмана.
  6. ^ Arora, M., Anil, AC, Leliaert, F., Delany, J. и Mesbahi, E. 2013: Tetraselmis indica (Chlorodendrophyceae, Chlorophyta), новый вид, изолированный из соляных озер в Гоа, Индия. European Journal of Phycology. 48: 61-78. 10.1080/09670262.2013.768357
  7. ^ аб Норрис, Р.Э., Хори, Т., и Чихара, М. 1980: Пересмотр рода Tetraselmis (класс Prasinophyceae). Бот. Маг. Токио. 93: 317-339. 10.1007/BF02488737
  8. ^ Парра-Риофрио, Джованна; Гарсиа-Маркес, Хорхе; Касас-Аррохо, Вирджиния; Урибе-Тапия, Эдуардо; Абдала-Диас, Роберто Теофило (2020). «Антиоксидантное и цитотоксическое действие экзополисахаридов Tetraselmis suecica (Kylin) Butcher на опухолевые клетки, выращенных в автотрофных и гетеротрофных условиях». Морские наркотики . 18 (11): 534. дои : 10.3390/md18110534 . ПМЦ  7693365 . ПМИД  33114784. Текст скопирован из этого источника, который доступен по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International.
  9. ^ Берч, Паскаль; Бёккер, Лукас; Матис, Александр; Фишер, Питер (февраль 2021 г.). «Белки из микроводорослей для стабилизации поверхностей раздела жидкостей, эмульсий и пен». Trends in Food Science & Technology . 108 : 326–342 . doi :10.1016/j.tifs.2020.12.014. hdl : 20.500.11850/458592 .
  10. ^ Semmler, H; Bailly, X; Wanninger, A (сентябрь 2008 г.), "Миогенез у базальной двустворчатой ​​Symsagittifera roscoffensis (Acoela)", Frontiers in Zoology , 5 : 14, doi : 10.1186/1742-9994-5-14 , PMC 2562460 , PMID  18803837 
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Tetraselmis&oldid=1259442854"