Gloeotrichia - Gloeotrichia

Gloeotrichia
Gloeotrichia in Sytox.jpg
Gloeotrichia echinulata obarvené SYTOX
Vědecká klasifikace E
Doména:Bakterie
Kmen:Sinice
Třída:Cyanophyceae
Objednat:Nostocales
Rodina:Gloeotrichiaceae
Rod:Gloeotrichia
J. Agardh ex Bornet & Flahault, 1886[1]

Gloeotrichia je velký (~ 2 mm) koloniální rod sinic, patřící do řádu Nostocales.[2] Název Gloeotrichia je odvozen z jeho vzhledu vláknitého těla se slizovitou matricí. Nachází se v jezerech po celém světě, gloeotrichia je pozoruhodná důležitou rolí, kterou hrají v cyklech dusíku a fosforu[2][3].  Gloeotrichia jsou také druhem zájmu správců jezer, protože se ukázalo, že tlačí jezera k eutrofizaci a produkují smrtící toxiny.[4][5]

Morfologie

Sférické kolonie vyzařující rovné trichomy (vlákna bez obalů). Každý trichome má akinete jako bazální buňka blízko středu kolonie. Akinety, pokud jsou přítomny, sousedí s heterocystou. Primární morfologie je trichomous (vláknitá bez obalů), sekundární je koloniální. Slizovitý obal je na vrcholu špičkově krátký. Heterocysty mají obvykle sférický vzhled. Trichomy se zužují v apikální oblasti. Vegetetivní buňky jsou kratší a válcovitého tvaru. Pouzdra jsou pevně připevněna k bazální oblasti. Pohlavní orgány chybí.

Podobné rody

Rivularia se uvádí, že tvoří morfologicky podobnou kolonii, když jsou připojeny k substrátu a jsou označeny jako vyzařující, zúžená vlákna s bazálními heterocystami.

Místo výskytu

Sladkovodní sinice. V Severní Americe Gloeotrichia objevuje se neočekávaně v mnoha vzdálených oligotrofních jezerech během pozdního léta a na podzim. Uvádí se také z několika odlehlých a nedotčených jezer v nenarušeném povodí boreálního lesa. Nedávno Gloeotrichia byl také nalezen v 26 z 27 jezer s nízkým obsahem živin v New England USA (Carey et al. 2012).

Kolonie se pravděpodobně vyvinou ve spodních vodách, kde mineralizace sedimentů uvolňuje část svého fosfátu, poté upraví svůj vztlak vytěsněním bakterioplazmy prodloužením plynových vezikul a vystoupí na povrch, kde mohou být horizontálně distribuovány proudy vody poháněnými větrem. Kvůli tomuto „náboru“ ze sedimentů se tvoří květy v polovině až koncem léta, protože bentické kolonie rostou relativně synchronně, měřeno v pasti obrácených trychtýřů až u 104 kolonií m-2 den-1 v jezeře Sunapee, NH USA (Carey et al. 2014).

Důkaz toho Gloeotrichia je meroplanktonická, tráví část nebo většinu roku v sedimentech, pochází z experimentů s růstem mezokosmu u jezera Erken. Zatímco během července 2000 - 2001 kolonie na volné vodě (pelagické) rostlo, kolonií v mezokosmech (objem 41 L a 300 L) ubývalo, a to i při přidání různých kombinací živin (výjimka: přidání N, P a Fe) ( Karlsson-Elfgren a kol. 2005). Závěrem je, že sedimenty bohaté na P umožňují růst kolonií a že rostoucí vztlak kolonií během července je přivádí do pelagické zóny

Gloeotrichia je také hlášena z některých odlehlých jezer bohatých na živiny obklopených rýžovým polem v indickém Západním Bengálsku. Ačkoli tento nově nalezený dokument, který uvádí jejich přítomnost v Bengálsku, není široce ověřen.

Cyklus fosforu

Jezera mají několik zdrojů P, ale velký zdroj se nachází ve spodních sedimentech nebo bentosu.[6] P v bentosu se obvykle nachází v organické hmotě nebo je vázán na kovy, jako je železo.[6] Avšak letní stratifikace ve vodním sloupci udržuje P v cirkulaci do epilimnionu nebo vyšších vrstev.

Gloeotrichie byla spojena s cyklem fosforu (P) v jezerech díky skutečnosti, že při migraci transportují P z bentosu do epilimnionu.[6] Přes zimu Gloeotrichia tvoří spící buňky zvané akinetes, které klíčí a začínají vytvářet kolonie, když teploty začnou stoupat.[7] Jak tyto buňky rostou, přijímají živiny jako P. Obecně však přijímají více živin, než potřebují, a ukládají je pro pozdější použití, když migrují na epilimnion vyčerpaný živinami.[7][8][3] Minimální buněčná potřeba P v Gloeotrichii je přibližně 2,3 g P / mg C, ale skutečná absorpce je 25-500 e-6 g / l / den, ve srovnání s řasami, které jsou obvykle 1-100 e-6 g / l / den.[9] Jakmile Gloeotrichia uchovají dostatek P k udržení koloniální tvorby a růstu, začnou tvořit vakuoly naplněné plynem, aby zvýšily svůj vztlak a přivedly je k epilimnionu.[8]

Tam další živiny umožňují další koloniální růst.[9] Kolonie se obvykle tvoří od konce června do července.[7] Při migraci Gloeotrichie se procento P v epilimnionu kvůli Gloeotrichii zvyšuje z 1% na 53%.[3] Ve skutečnosti migrace gloea způsobuje tok P 2,25 mg / m2 ^ * den.[8] Toto zvýšené množství P umožňuje Gloeotrichii překonat jiné druhy řas v epilimnionu s nedostatkem živin.[8]


Fixace dusíku

Spolu s jejich rolí v cyklu fosforu hraje gloeotrichia také důležitou roli v cyklování jezerního dusíku (N). Stejně jako mnoho jiných sinic má Gloeotrichia enzym dusíkaté látky, který jim umožňuje přeměnit N z jeho biologicky nedostupné formy (rozpuštěný plyn N2) na biologicky dostupný amoniak (NH3) [10]. Tato N-fixace umožňuje gloeotrichii překonat další fytoplankton a prospívat v prostředích s nízkým N. Cyanobakteriální fixace N také ovlivňuje celkovou strukturu společenstva fytoplanktonu zvýšením zásoby biologicky dostupného N v jezeře [4]. Toto zvýšení často zvyšuje produkci fytoplanktonu a upřednostňuje taxony, které si vedou lépe v prostředích bohatých na živiny.[4][11]

Toxiny

Zatímco výzkum produkce toxinů u konkrétních druhů Gloeotrichia je omezený, některé druhy jsou potenciálně škodlivé. v Lake Sunapee, Gloeotrichia echinulata bylo zjištěno, že vyrábějí microcystin-LR, které by se mohly stát rizikem pro zdraví lidí a vodních ekosystémů.[5] Microcystiny jsou skupina silného heptapeptidu hepatotoxiny, který obsahuje více než 85 známých odrůd produkovaných různými druhy vodních sinic.[12] Gloeotrichia echinulata se vyskytují v různých ekosystémech, ale mají tendenci vytvářet velké, potenciálně nebezpečné květy v jezerech s eutrofickým a špatným ekologickým stavem.[13]

Reference

  1. ^ Komárek J, Kaštovský J, Mareš J, Johansen JR (2014). „Taxonomická klasifikace kyanoprokaryot (rodů sinic) 2014 pomocí polyfázického přístupu“ (PDF). Preslia. 86: 295–335.
  2. ^ A b Carey, Cayelan C .; Weathers, Kathleen C .; Cottingham, Kathryn L. (01.08.2008). „Gloeotrichia echinulata kvete v oligotrofním jezeře: užitečné poznatky z eutrofních jezer“. Journal of Plankton Research. 30 (8): 893–904. doi:10.1093 / plankt / fbn055. ISSN  0142-7873.
  3. ^ A b C Pettersson, Kurt; Herlitz, Eva; Istvánovics, Vera (1993). Boers, P. C. M .; Cappenberg, Th. E.; van Raaphorst, W. (eds.). „Role Gloeotrichia echinulata při přenosu fosforu ze sedimentů do vody v jezeře Erken“. Sborník ze třetího mezinárodního semináře o fosforu v sedimentech. Vývoj v hydrobiologii. Dordrecht: Springer Nizozemsko: 123–129. doi:10.1007/978-94-011-1598-8_15. ISBN  978-94-011-1598-8.
  4. ^ A b C Cottingham, Kathryn L .; Ewing, Holly A .; Greer, Meredith L .; Carey, Cayelan C .; Weathers, Kathleen C. (2015). „Sinice jako biologické hnací síly cyklování dusíku a fosforu v jezeře“. Ekosféra. 6 (1): článek 1. doi:10.1890 / ES14-00174.1. ISSN  2150-8925.
  5. ^ A b Carey, Cayelan C .; Ewing, Holly A .; Cottingham, Kathryn L .; Weathers, Kathleen C .; Thomas, R. Quinn; Haney, James F. (2012-12-01). „Výskyt a toxicita sinic Gloeotrichia echinulata v jezerech s nízkým obsahem živin na severovýchodě Spojených států“. Vodní ekologie. 46 (4): 395–409. doi:10.1007 / s10452-012-9409-9. ISSN  1573-5125.
  6. ^ A b C „Časté dotazy o Gloeotrichii“ (PDF). Sdružení bělehradských jezer.
  7. ^ A b C Karlsson Elfgren, Irene (2003). „Studie o životních cyklech akinete tvořících sinice“ (PDF). Komplexní souhrny dizertačních prací z Uppsala z Přírodovědecké a technologické fakulty - přes colby.edu.
  8. ^ A b C d Králi, Whitney. „Analysis of the effects of Gloeotrichia echinulata on Great Pond and Long Pond, Maine“. www.colby.edu. Citováno 2020-05-05.
  9. ^ A b Istv´novics, Vera; Pettersson, Kurt; Rodrigo, Maria A .; Pierson, Donald; Padis´k, Judit; Colom, William (01.01.1993). „Gloeotrichia echinulata, koloniální sinice s jedinečnou absorpcí fosforu a životní strategií“. Journal of Plankton Research. 15 (5): 531–552. doi:10.1093 / plankt / 15.5.531. ISSN  0142-7873.
  10. ^ Fay, P. (01.06.1992). "Kyslíkové vztahy fixace dusíku v sinicích". Recenze mikrobiologie a molekulární biologie. 56 (2): 340–373. ISSN  1092-2172. PMID  1620069.
  11. ^ Carey, Cayelan C .; Brown, Bryan L .; Cottingham, Kathryn L. (2017). „Cyanobacterium Gloeotrichia echinulata zvyšuje stabilitu a složitost sítě společenstev fytoplanktonu“. Ekosféra. 8 (7): e01830. doi:10.1002 / ecs2.1830. ISSN  2150-8925.
  12. ^ Sivonen, Kaarina (2009). Encyclopedia of Microbiology: Cyanobacterial Toxins. Amsterdam: Elsevier Scientific Publ. Co. str. 290–307. ISBN  9780123739391.
  13. ^ A, Napiorkowska-Krzebietke; A, Hutorowicz (2015). „Fyzikálně-chemické zázemí pro vývoj potenciálně škodlivých sinic Gloeotrichia echinulata J. S. Smith ex Richt“. Journal of Elementology. 20 (2). doi:10.5601 / jelem.2014.19.4.756. ISSN  1644-2296.